DE112015006063B4

DE112015006063B4 - Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112015006063B4
Application number: DE112015006063.4T
Authority: DE
Inventors: Masato Araki; Yoshiyuki Okabe; Ryosuke Mito; Keita Takamura; Shinya Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2035-11-21
Also published as: JPWO2016121207A1; KR101946184B1; KR20170101953A; WO2016121207A1; JP2019027436A; US20170370476A1; US10738892B2; CN107208807A; JP6412960B2; JP6584617B2; DE112015006063T5; CN107208807B

Abstract

Eine Rotationsmaschine, die umfasst:zumindest ein stationäres Element,zumindest ein rotierbares Element, das ausgestaltet ist, um relativ bezüglich dem zumindest einen stationären Element rotierbar zu sein, undeine Dichtvorrichtung (42), die eine Strömung eines Fluides in einem Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element begrenzen kann,wobei die Dichtvorrichtung (42) umfasst:ein Druckverlustelement (46), das an dem zumindest einen stationären Element montiert ist,eine erste kontaktlose Dichtung (48), die von dem zumindest einen rotierbaren Element zu dem Druckverlustelement (46) vorsteht und dem Druckverlustelement (46) über einen ersten Zwischenraum (G1) zugewandt ist,eine zweite kontaktlose Dichtung (50), die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht, die dem zumindest einen rotierbaren Element über einen zweiten Spalt (G2) zugewandt ist, und die an einer Seite des Druckverlustelements (46) in einer Strömungsrichtung des Fluids positioniert ist, undeine Kontaktdichtung (52), die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht und stromab des Druckverlustelements (46) und der zweiten kontaktlosen Dichtung (50) in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist,wobei der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen rotierbaren Element und dem zumindest einen stationären Element einen Zwischenraum (40a) in axialer Richtung umfasst, der sich entlang einer Rotationswelle (19) des rotierbaren Elements erstreckt,wobei die erste kontaktlose Dichtung (48) und die zweite kontaktlose Dichtung (50) in dem Zwischenraum (40a) in axialer Richtung angeordnet sind, undwobei das Druckverlustelement (46) eine Wabenformdichtung ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Rotationsmaschine.
Eine Rotationsmaschine wie z.B. eine Gasturbine, eine Dampfturbine, ein Verdichter und ein Generator ist üblicherweise mit einer Dichtvorrichtung ausgestattet, welche eine Strömung eines Fluids in einem Freiraum zwischen einem Rotationselement und einem feststehenden Element begrenzen kann.
Als ein solcher Typ von Dichtvorrichtung offenbart z.B. die JP 2014-66 134 A eine Rotationsmaschine, die mit einer Dichtvorrichtung ausgestattet ist, welche eine Kontaktdichtung und ein Teil zum Unterdrücken einer Verwirbelungsströmung hat, welches stromaufwärts von der Kontaktdichtung angeordnet ist. Das Teil zum Unterdrücken der Verwirbelungsströmung weist beispielsweise eine Wabendichtung auf und hat eine Funktion dahingehend, um ein Aufprallen oder ein Vorbeiströmen einer Verwirbelungsströmung an der Kontaktdichtung zu unterdrücken, wobei hierdurch eine Zerstörung der Kontaktdichtung verhindert wird.
Die DE 10 2004 026 696 A1 offenbart eine Rotationsmaschine, bei der ein Ringsegment und Zähne einer Labyrinthdichtung zwischen Rotorschaufeln und einem Gehäuse angeordnet sind, während eine Labyrinthdichtung und eine Bürstendichtung zwischen einem Rotor und einem inneren Deckring von Statorschaufeln vorgesehen sind. Die US 8 133 014 B1 offenbart eine Rotationsmaschine, bei der ein stufenförmiges Dichtungselement („stepped sealing member“) als Labyrinthdichtung zwischen Labyrinthzähnen ausgestaltet ist.
Die US 2011 / 0 250 057 A1 offenbart eine Gasturbine mit einer Vordrallstruktur, die mit einer Wellenabdeckungsstruktur verbunden ist und sich radial zwischen einer Kühlmittelzufuhr und einem Strömungsweg befindet. Die Vordrallstruktur definiert einen Strömungskanal und umfasst eine Vielzahl von Drallelementen in dem Strömungskanal. Die Strömungsrichtung eines Kühlfluids, das durch den Strömungskanal strömt, wird durch die Drallkörper so verändert, dass das Kühlfluid eine Geschwindigkeitskomponente in einer Richtung tangential zur Umfangsrichtung aufweist. Bypass-Kanäle leiten Kühlfluid in einen Turbinenrandhohlraum, der mit einer ersten Leitschaufelanordnung verbunden ist, um zu verhindern, dass heißes Gas aus einem Heißgasströmungsweg, der mit einem Turbinenabschnitt verbunden ist, in den Turbinenrandhohlraum eindringt.
In der Rotationsmaschine, welche in der JP 2014-66 134 A offenbart wird, ist das Verwirbelungsströmungsunterdrückungsteil stromaufwärts von der Kontaktdichtung angeordnet, um die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung sicherzustellen. Trotzdem ist eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit wünschenswert.
Unter Berücksichtigung des obigen Themas ist es eine Aufgabe wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Rotationsmaschine zur Verfügung zu stellen, welche mit einer Dichtvorrichtung ausgestattet ist, die eine hohe Zuverlässigkeit hat, sogar wenn eine Strömung eines Fluids, welche begrenzt werden soll, eine Verwirbelungskomponente enthält.
(1) Eine Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1 enthaltend: zumindest ein stationäres Element, zumindest ein rotierbares Element, das ausgestaltet ist, um relativ bezüglich dem zumindest einen stationären Element rotierbar zu sein und eine Dichtvorrichtung, die eine Strömung eines Fluids in einen Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element begrenzen kann. Die Dichtvorrichtung umfasst: ein Druckverlustelement, das an dem zumindest einen stationären Element montiert ist, eine erste kontaktlose Dichtung, die von dem zumindest einem rotierbaren Element zu dem Druckverlustelement vorsteht und dem Druckverlustelement über einen ersten Zwischenraum zugewandt ist, eine zweite kontaktlose Dichtung, die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht, die dem zumindest einen rotierbaren Element über einen zweiten Spalt zugewandt ist, und die an einer Seite des Druckverlustelements in einer Strömungsrichtung des Fluids positioniert ist, und eine Kontaktdichtung, die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht und stromab des Druckverlustelements und der zweiten kontaktlosen Dichtung in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist.
Mit der obigen Rotationsmaschine (1) steht die zweite kontaktlose Dichtung vom stationären Element vor und ein Teil der Strömung zirkuliert zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung und der zweiten kontaktlosen Dichtung. Insbesondere wenn z.B. die zweite kontaktlose Dichtung stromabwärts von der ersten kontaktlosen Dichtung angeordnet ist trifft ein Teil der Strömung des Fluids auf die zweite kontaktlose Dichtung und strömt zur ersten kontaktlosen Dichtung.
Dementsprechend zirkuliert ein Teil einer Strömung des Fluids, um einen Wirbel zu bilden, wodurch die Strömung des Fluids mit dem feststehenden Element über eine längere Wegstrecke in Kontakt kommt und die Reibung mit dem feststehenden Element reduziert die Wirbelkomponente der Strömung des Fluids. Im Ergebnis wird die Wirbelkomponente der Strömung des Fluids, welche mit der Kontaktdichtung zusammentrifft oder durch die Kontaktdichtung gelangt reduziert und die Betriebssicherheit der Kontaktdichtung ist verbessert.
(2) In der obigen Konfiguration (1) umfasst gemäß dem Patentanspruch 1 der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen rotierbaren Element und dem zumindest einen stationären (feststehenden) Element einen Zwischenraum in axialer Richtung, der sich entlang einer Rotationswelle des rotierbaren Elements erstreckt. Die erste kontaktlose Dichtung und die zweite kontaktlose Dichtung sind in dem Zwischenraum in axialer Richtung angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Position des ersten Spalts von einer Position des zweiten Spalts in einer radialen Richtung der Rotationswelle verschieden.
Bei der obigen Rotationsmaschine (2) ist die Position in Radialrichtung des ersten Spalts unterschiedlich von der des zweiten Spalts, wodurch die Strömung des Fluids nicht durch den ersten Spalt und den zweiten Spalt gerade in der Axialrichtung gelangen kann. Dementsprechend kann zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung und der zweiten kontaktlosen Dichtung eine größere Menge an Fluid zirkulieren, um einen Wirbel zu bilden, und es ist möglich, die Wirbelkomponente der Strömung des Fluids sogar weiter zu reduzieren.
(3) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (2) umfasst der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen rotierbaren Element und dem zumindest einen stationären (feststehenden) Element einen Hohlraum, der sich in der radialen Richtung der Rotationswelle des rotierbaren Elements erstreckt und stromauf des Zwischenraums in axialer Richtung in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist. Die Dichtvorrichtung umfasst ferner eine Vielzahl von Wänden, die im inneren des Hohlraums so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle angeordnet sind, wobei jede der Wände der Vielzahl von Wänden die Umfangsrichtung der Rotationswelle schneiden bzw. kreuzen.
Bei der obigen Konfiguration (3), erzeugt die Strömung des Fluids eine zirkulierende Strömung, um eine Strömungslinie innerhalb des Hohlraumes zu bilden. Das Fluid trifft auf die Vielzahl der Wände, die in den Hohlraum angeordnet sind, wobei die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist abnimmt. Dementsprechend wird die Wirbelkomponente der Strömung des Fluids, welche auf die Kontaktdichtung trifft oder durch die Kontaktdichtung gelangt, reduziert und die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung wird sogar weiter verbessert.
(4) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (3) umfasst die Vielzahl von Wänden eine Vielzahl von Wandoberflächen einer Vielzahl von Rillen bzw. Nuten, die an einer Wand von dem zumindest einen stationären Element, das den Hohlraum definiert, angeordnet sind.
Mit der obigen Konfiguration (4) reduzieren die Wandoberflächen der Vielzahl von Rillen bzw. Nuten, die an der Wand des stationären Elements angeordnet sind, die Wirbelkomponente, welche in der Strömung des Fluids enthalten ist.
(5) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (4) erstreckt sich die Wand des zumindest einen stationären Elements, das den Hohlraum definiert, in der radialen Richtung der Rotationswelle. Jede der Vielzahl von Rillen bzw. Nuten erstreckt sich so, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt ist, um bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen.
Bei der obigen Konfiguration (5) vermindert die Vielzahl von Rillen bzw. Nuten, die sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt sind, um bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
Darüber hinaus ist die Vielzahl von Nuten bzw. Rillen, die geneigt oder gekrümmt sind in der Lage, die Wirbelkomponente durch das Erzeugen einer entgegengesetzten Wirbelkomponente in der Strömung des Fluids zu reduzieren.
(6) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (4) erstreckt sich die Wand des zumindest einen stationären Elements, das den Hohlraum definiert, in einer axialen Richtung der Rotationswelle. Jede der Vielzahl von Rillen erstreckt sich so, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen.
Bei der obigen Konfiguration (6) vermindert die Vielzahl von Rillen, die sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt sind, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
Darüber hinaus ist die Vielzahl von Rillen, die geneigt oder gekrümmt sind in der Lage, die Wirbelkomponente durch die Erzeugung einer entgegengesetzten Wirbelkomponente zu reduzieren.
(7) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (3) umfassen die Vielzahl von Wänden Wandoberflächen einer Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten, die im Inneren des Hohlraums angeordnet sind.
Bei der obigen Konfiguration (7) vermindert die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten, die innerhalb des Hohlraums angeordnet sind, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
(8) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (7) erstreckt sich jede der Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten so, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen.
Bei der obigen Konfiguration (8) reduziert die Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten, die sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt ist, um bezüglich der Rotationswelle graduell abzuweichen, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist. Darüber hinaus kann die Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten, die schräg oder gekrümmt sind, die Wirbelkomponente durch Erzeugung einer entgegengesetzten Wirbelkomponente reduzieren.
(9) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration erstreckt sich jede der Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten so, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um graduell bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen.
Bei der obigen Konfiguration (9) reduziert die Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten, die sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt ist, um graduell bezüglich einer axialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist. Darüber hinaus vermindert die Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten, die schräg oder gekrümmt sind, die Wirbelkomponente durch Erzeugung einer entgegengesetzten Wirbelkomponente.
(10) In einigen bevorzugten Ausführungsformen, in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (9), umfasst die Rotationsmaschine ferner eine Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung, die eine Verwirbelungskomponente an das Fluid aufprägen kann. Der Hohlraum hat eine Öffnung, welche sich zu einem Hauptströmungsdurchgang öffnet, der sich in einer axialen Richtung der Rotationswelle erstreckt, und die das Fluid, das die durch die Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung aufgeprägte Verwirbelungskomponente hat, hindurchströmen lassen kann. Das zumindest eine stationäre Element oder das zumindest eine rotierbare Element umfasst eine Wand, die sich in der radialen Richtung der Rotationswelle erstreckt, und einen hervorstehenden Abschnitt, der sich in der axialen Richtung der Rotationswelle von der Wand erstreckt und eine Breite bzw. eine Weite der Öffnung so definiert, dass die Breite der Öffnung kleiner als die Breite des Hohlraums ist.
Bei der obigen Konfiguration (10) ist es möglich, die Breite bzw. die Weite der Öffnung des Hohlraums mit dem hervorstehenden Abschnitt anzupassen, um die Strömungsrate des Fluids, welches von dem Hauptströmungsdurchgang zum Hohlraum strömt, einzustellen. Dementsprechend ist es möglich, die Mischrate der Strömung des Fluids, die von dem Hauptströmungsdurchgang in den Hohlraum strömt, und die Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraums in der Umgebung der Öffnung einzustellen. Darüber hinaus ist es durch die Anpassung des Mischzustandes möglich, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
(11) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (10) ist eine Oberfläche des vorstehenden Abschnitts, die näher bei dem Hohlraum ist, bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle geneigt.
Bei der obigen Konfiguration (11) ist es möglich, den Mischzustand der Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraums und die Strömung des Fluids, welches in die Öffnung von dem Hauptströmungsdurchgang strömt, mit der geneigten Fläche des vorstehenden Abschnitts, die näher am Hohlraum angeordnet ist, anzupassen, wodurch es möglich ist, die Wirbelkomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
(12) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (10) oder (11) sind eine Vielzahl von ausgenommenen Abschnitten, die in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle angeordnet sind an einer Außenseite des vorstehenden Abschnitts ausgebildet, und die Vielzahl von ausgenommenen Abschnitten verändern die Breite der Öffnung in der Umfangsrichtung der Rotationswelle.
Bei der obigen Konfiguration (12) ist es möglich, die Strömungsrate des Fluids, welches von dem Hauptströmungsdurchgang zum Hohlraum strömt, durch Änderung der Breite bzw. Weite der Öffnung der Vielzahl von ausgenommenen Abschnitten des vorstehenden Abschnitts, anzupassen. Dementsprechend ist es möglich, den Mischstatus der Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraums und der Strömung des Fluids, welches in die Öffnung von dem Hauptströmungsdurchgang strömt, einzustellen und deswegen ist es möglich, die Wirbelkomponente enthaltend in der Strömung des Fluids, zu vermindern.
(13) In einigen bevorzugten Ausführungsformen in irgendeiner der obigen Konfigurationen (1) bis (12) umfasst die Dichtvorrichtung ferner zumindest einen Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang, der in dem zumindest einen stationären Element angeordnet ist, wobei der zumindest eine Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang ein Fluid zum Reduzieren einer Verwirbelungskomponente des Fluids zu einem Abschnitts stromaufwärts des Druckverlustelements in der Strömungsrichtung des Fluids in den Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element zuführen kann.
Bei der obigen Konfiguration (13), ist es möglich, die Wirbelkomponente des Fluids, welche mit der Kontaktdichtung zusammentrifft oder durch die Kontaktdichtung hindurch gelangt, mittels eines Fluids, welches stromauf des Druckverlustelements aus dem Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang zugeführt wird, zu reduzieren.
(14) Gemäß dem Patentanspruch 1 ist das Druckverlustelement eine Wabenformdichtung. Die erste kontaktlose Dichtung und die zweite kontaktlose Dichtung ist vorzugsweise jeweils eine Lamellendichtung. Die Kontaktdichtung hat eine Vielzahl von dünnen Platten, die in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle des rotierbaren Elements angeordnet sind.
Bei der obigen Rotationsmaschine (14) reduziert die Wabenformdichtung, die als Druckverlustelement dient, die Wirbelkomponente in der Strömung des Fluids effizient und zusätzlich versetzt die Lamellendichtung die Strömung des Fluids in eine Zirkulation, um einen Wirbel zu bilden, wobei hierdurch die Wirbelkomponente weiter reduziert wird.
(15) Eine Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst alternativ die Merkmale des Patentanspruches 15 enthaltend: zumindest ein stationäres Element, zumindest ein rotierbares Element, das ausgestaltet ist, um relativ bezüglich dem zumindest einen stationären Element rotierbar zu sein, eine Dichtvorrichtung, die eine Strömung eines Fluids in einem Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element begrenzen kann, und eine Verwirbelungskomponenten- Aufprägungsvorrichtung, die stromauf der Dichtvorrichtung in einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, und die eine Verwirbelungskomponente auf das Fluid aufprägen kann. Der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element umfasst einen Hohlraum, der eine Öffnung in einen Hauptströmungsdurchgang hat, der das Fluid, das die durch die Verwirbelungskomponenten- Aufprägungsvorrichtung aufgeprägte Verwirbelungskomponente hat, hindurchströmen lassen kann. Die Dichtvorrichtung umfasst: ein Druckverlustelement, das an dem zumindest einen stationären Element montiert ist und das stromab dem Hohlraum in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, eine erste kontaktlose Dichtung, die von dem zumindest einen rotierbaren Element zu dem Druckverlustelement hervorsteht und die dem Druckverlustelement über einen ersten Zwischenraum zugewandt ist, eine erste Kontaktdichtung, die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht und die stromab des Druckverlustelements und der ersten kontaktlosen Dichtung in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, und zumindest einen Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang, der in dem zumindest einen stationären Element angeordnet ist und der dem Hohlraum ein Fluid zum Reduzieren der Verwirbelungskomponente des Fluids zuführen kann.
Bei der obigen Konfiguration (15) verhindert das Fluid, welches dem Hohlraum durch den Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang zugeführt, wird dass das Fluid in den Hohlraum von dem Hauptströmungsdurchgang fließen kann oder mit dem Fluid, welches in den Hohlraum aus dem Hauptströmungsdurchgang strömt gemischt wird, und deswegen ist es möglich, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Rotationsmaschine vorgesehen, die mit einer Dichtvorrichtung ausgestattet ist, die eine hohe Zuverlässigkeit hat, sogar wenn eine Strömung eines Fluids, welche vermindert werden soll, eine Verwirbelungskomponente enthält.

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Teils der Turbine in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch Region III in 2 zeigt.
4 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
5 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
6 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
7 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
8 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
9 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
10 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
11 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
12 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines inneren Trennwandabschnittes, entlang der Linie XIII-XIII in den 5 bis 7, 10 und 11 schematisch gezeigt mit einer Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung.
14 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 13.
15 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 13.
16 ist ein schematisches Diagramm einer Wand, eines inneren Trennwandabschnittes, welcher einen Hohlraum definiert, wobei die Wand in der Radialrichtung einwärts weist, gezeigt in einer Explosionsansicht mit einer Wabenformdichtung, die als Druckverlustelement dient.
17 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 16.
18 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 16.
19 ist eine schematische Querschnittsansicht auf einen Teil eines inneren Trennwandabschnittes und eines zylindrischen Abschnittes entlang der Linie XIX-XIX in 10.
20 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines inneren Trennwandabschnittes entlang der Linie XX-XX in 12.
21 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
22 ist ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 3.
23 ist eine schematische Querschnittsansicht auf einen Teil eines inneren Trennwandabschnittes entlang der Linie XXIII-XXIII aus 22.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass - außer wenn explizit angegeben - Abmessungen, Werkstoffe, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, lediglich als erläuternd interpretiert werden sollen.
Beispielsweise soll ein Ausdruck von relativer oder absoluter Anordnung, wie z.B. „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht dahingehend ausgelegt werden, dass nur die Anordnung in einem streng buchstäblichen Sinne gemeint ist, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem die Anordnung durch eine Toleranz oder einen Winkel oder einen Abstand relativ versetzt ist, bei dem es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
Beispielsweise soll ein Ausdruck eines gleichen Zustandes, wie z.B. „derselbe“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht dahingehend ausgelegt werden, dass nur der Zustand in dem das Merkmal buchstäblich gleich ist, gemeint ist, sondern auch einen Zustand, in dem eine Toleranz oder ein Unterschied vorhanden ist, umfasst ist, der immer noch die gleiche Funktion erreicht.
Darüber hinaus soll z.B. ein Ausdruck einer Form, wie z.B. eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form nicht dahingehend ausgelegt werden, dass es nur die biometrisch exakte Form ist, sondern auch eine Form umfasst, die Unebenheit oder abgeschrägte Ecken innerhalb eines Bereiches, indem derselbe Effekt erreicht werden kann, umfasst.
Auf der anderen Seite ist ein Ausdruck, wie z.B. „umfassen“, „aufweisen“, „haben“, „enthalten“ und „stehen aus“, nicht gedacht, dass diese keinen anderen Komponenten haben können.
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Gasturbine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verdichter (verdichtendes Teil) 2, einen Verbrenner (Verbrennerteil) 3, und eine Turbine (Turbinenteil) 4 und treibt eine externe Vorrichtung, wie z.B. einen Generator 6 an.
Der Verdichter 2 saugt an und verdichtet Atmosphäre, welche externe Luft ist und leitet die verdichtete Luft dem Verbrenner 3 zu.
Der Verbrenner 3 verbrennt Treibstoff, der von außerhalb zugeführt wird, unter Verwendung von Luft, die durch den Kompressor 2 verdichtet wurde, wodurch Hochtemperaturgas (Verbrennungsgas) erzeugt wird.
Die jeweilige spezifische Konfiguration des oben genannten Verdichters 2 und des Verbrenners 3 kann eine bekannte Konfiguration ohne irgendeine bestimmte Begrenzung sein.
Die Turbine 4 erzeugt eine Drehantriebskraft als Reaktion auf die Zuführung von Hochtemperaturgas, welches durch den Verbrenner 3 erzeugt wird, und gibt die erzeugte Drehantriebskraft an den Verdichter 2 an eine externe Vorrichtung ab.
Die Turbine 4 hat einen Rotor 10, welcher drehbar innerhalb des Gehäuses 8 angeordnet ist, und der Rotor 10 ist an die Drehwellen des Kompressors 2 und einer externen Vorrichtung gekoppelt. Die Turbine 4 umfasst eine Vielzahl von Stufen von feststehenden Leitschaufelreihen und Rotorlaufschaufelreihen, die in der Axialrichtung der Drehwelle CL des Rotors 10 angeordnet sind (im Folgenden auch als im Wesentlichen axiale Richtung bezeichnet), wobei jede feststehende Leitschaufelreihe am Gehäuse 8 und jede Rotorlaufschaufelreihe am Rotor 10 befestigt ist. Die feststehende Leitschaufelreihe umfasst eine Vielzahl von feststehenden Leitschaufeln, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle CL des Rotors 10 angeordnet sind (in Folgendem auch als Umfangsrichtung bezeichnet) wobei jede Rotorlaufschaufelreihe eine Vielzahl von Rotorlaufschaufeln umfasst, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Teils der Turbine 4. 2 zeigt eine feststehende Leitschaufel 12 der ersten Stufe und die Rotorlaufschaufel 14 der ersten Stufe aus der Vielzahl von feststehenden Leitschaufeln und Rotorlaufschaufeln.
Das Gehäuse 8 umfasst ein inneres Gehäuse 8a mit zylindrischer Raumform, welches den Rotor 10 umgibt, und ein äußeres Gehäuse 8b von zylindrischer Raumform, welches das innere Gehäuse 8a umgibt. Das innere Gehäuse 8a wird durch das äußere Gehäuse 8b unterstützt (gehalten). Das innere Gehäuse 8a umgibt die feststehende Leitschaufel 12 und die Rotorlaufschaufel 14. Eine Vielzahl von Ringsegmenten 16 ist in einem Bereich des inneren Gehäuses 8a befestigt, welches der Rotorlaufschaufel 14 zugewandt ist.
Die Rotorlaufschaufel umfasst einen Laufschaufelabschnitt 14a, eine Plattform 14b die mit einer Endseite des Laufschaufelabschnitts 14a in der Radialrichtung der Drehwelle CL des Rotors 10 verbunden ist (im Folgenden auch als im Wesentlichen Radialrichtung bezeichnet) und einen Laufschaufelfußabschnitt 14c, der mit der in der Radialrichtung inneren Seite der Plattform 14b verbunden ist. Der Rotor 10 umfasst eine Rotorscheibe 18 und eine zylindrische Welle 19, die zueinander koaxial und miteinander integral gekoppelt sind. Der Laufschaufelfußabschnitt 14c der Rotorlaufschaufel 14 ist an der äußeren Umfangsseite der Rotorscheibe 18 befestigt.
Die feststehende Leitschaufel 12 umfasst einen Leitschaufelabschnitt 12a und Plattformen 12b, 12c, die jeweils mit entsprechenden Seiten des Leitschaufelabschnittes 12a in der Radialrichtung verbunden sind. Die äußere Plattform 12b ist an dem inneren Gehäuse 8a befestigt und die innere Plattform 12c ist an einen äußeren Trennwandabschnitt 20, der eine zylindrische Raumform hat und den Rotor 10 umgibt, befestigt.
Die Plattformen 12b, 12c der feststehenden Leitschaufel und die Plattform 14b und die Ringsegmente 16 der Rotorlaufschaufeln bilden einen Brenngasströmungsdurchgang 22 mit einer zylindrischen Raumform. Der Brenngasströmungsdurchgang 22 wird mit Hochtemperaturgas von dem Verbrenner 3 versorgt. Der Laufschaufelabschnitt 14a der Rotorlaufschaufel 14 und der Leitschaufelabschnitt 12a der feststehenden Leitschaufel 12 sind in dem Brenngasströmungsdurchgang 22 angeordnet.
Ein innerer Trennwandabschnitt 24 mit einer zylindrischen Raumform und umgebend den Rotor 10 ist an der in Radialrichtung inneren Seite des äußeren Trennwandabschnittes 20 befestigt und der innere Trennwandabschnitt 24 ist zwischen dem äußeren Trennwandabschnitt 20 und dem Rotor 10 angeordnet. Der äußere Trennwandabschnitt 20 und der innere Trennwandabschnitt 24 sind am Gehäuse 8 befestigt.
Darüber hinaus ist im Gehäuse 8 eine Versorgungsleitung 26 für verdichtete Luft angeordnet. Die Versorgungsleitung 26 für verdichtete Luft erstreckt sich durch den inneren Trennwandabschnitt 24 hindurchdringend, der sich vom ersten Zwischenraum 28, der zwischen dem inneren Trennwandabschnitt 24 und dem äußeren Trennwandabschnitt 20 definiert ist, zum zweiten Zwischenraum (den die Rotationswelle umgebenden Raum) 30 mit einer ringförmigen Raumform umgebend den Rotor 10.
Der erste Zwischenraum 28 wird mit verdichteter Luft versorgt, die vom Verdichter 2 abgezweigt wurde, und die verdichtete Luft strömt in den zweiten Zwischenraum 30. Eine äußere Umfangsoberfläche des Rotors 10 und eine Seitenoberfläche der Rotorscheibe 18 sind dem zweiten Zwischenraum 30 zugewandt.
Die Rotorscheibe 18 besitzt eine Vielzahl von Löchern in Radialrichtung 32, die hierin ausgebildet sind, wobei sich jedes in die Radialrichtung erstreckt und die Löcher zueinander in der Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet sind. Jedes Loch in Radialrichtung 32 hat eine Öffnung in dem zweiten Zwischenraum 30. Dementsprechend kommuniziert der zweite Zwischenraum 30 mit jedem Loch in Radialrichtung 32. Verdichtete Luft wird den Rotorlaufschaufeln 40 durch die Löcher in Radialrichtung 32 zugeführt und kühlt die Rotorlaufschaufeln 14. In anderen Worten wird ein Teil der verdichteten Luft als Kühlluft verwendet.
Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Löchern in Axialrichtung 34, welche jeweils die Rotorscheibe 18 in der Axialrichtung durchdringen, voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet gebildet. Jedes Loch in Axialrichtung 34 hat eine Öffnung in den zweiten Zwischenraum 30 und der zweite Zwischenraum 30 kommuniziert mit den Löchern in Axialrichtung 34. Dementsprechend wird verdichtete Luft durch die Löcher in Axialrichtung 34 zu den Rotorlaufschaufeln der Rotorlaufschaufelreihe der nächsten Stufe geleitet.
Während des Betriebs der Gasturbine 1 rotieren die Löcher in Radialrichtung 32 und die Löcher in Axialrichtung 34 relativ zum zweiten Zwischenraum 30, wodurch ein Druckverlust (Einlaufverlust/Pumpverlust) korrespondierend zum Geschwindigkeitsunterschied in der Drehrichtung zwischen der verdichteten Luft und der Rotorscheibe 18 erzeugt wird, wenn verdichtete Luft in die Löcher in Radialrichtung 32 und in die Löcher in Axialrichtung 34 aus dem zweiten Zwischenraum 30 strömt. Um einen solchen Druckverlust zu unterdrücken, wird der verdichteten Luft eine Geschwindigkeit in der Drehrichtung (Verwirbelungskomponente), die dem zweiten Zwischenraum 30 zugeführt wird, aufgeprägt.
Deswegen ist die Turbine 4 mit einer Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung 36 ausgestattet. Die Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung 36 umfasst z.B. eine onbord-Tangentialeinspritzdüse (TOBI). Die TOBI-Düse ist an dem inneren Trennwandabschnitt 24 montiert und die Versorgungsleitung 26 für verdichtete Luft erstreckt sich durch die TOBI-Düse.
Außerdem erstreckt sich ein ringförmiger Zwischenraum (Kantenzwischenraum) 40 zwischen dem zweiten Zwischenraum 30 und dem Verbrennungsgasströmungsdurchgang 22. Der Kantenzwischenraum 40 ist zwischen einem stationären Element, welches den inneren Trennwandabschnitt 24 und den äußeren Trennwandabschnitt 20 aufweist, und einem rotierbaren Element, welches relativ zum stationären Element drehbar ist und die Rotorscheibe 18 umfasst, angeordnet. Der Kantenzwischenraum 40 kommuniziert mit dem Verbrennungsgasströmungsdurchgang 22 über den Spalt zwischen der feststehenden Leitschaufel 12 und der Rotorlaufschaufel 14. Deswegen strömt ein Teil der verdichteten Luft durch den Kantenzwischenraum 40 zum Verbrennungsgasströmungsdurchgang 22 und dichtet den Spalt zwischen der feststehenden Leitschaufel 12 und der Rotorlaufschaufel 14. In anderen Worten wird ein Teil der verdichteten Luft als Dichtluft genutzt.
Die Turbine 4 ist mit einer Dichtvorrichtung 42 zum Begrenzen der Strömungsrate an Luft, welche durch den Kantenzwischenraum 40 zwischen dem stationären Element und dem rotierbaren Element strömt, ausgestattet.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch die Region III in 2 zeigt. 4 bis 12, 22 sind jeweils Querschnittsansichten korrespondierend zu 3 gemäß einiger Ausführungsformen. Wie in den 3 bis 12 und 22 gezeigt ist umfasst die Dichtvorrichtung 42 ein Druckverlustelement 46, eine erste kontaktlose Dichtung 48, eine zweite kontaktlose Dichtung 50 und eine Kontaktdichtung 52.
Das Druckverlustelement 46 ist an dem inneren Trennwandabschnitt 24 montiert, welcher ein stationäres Element ist, und ist dem Kantenzwischenraum 40 zugewandt. Das Druckverlustelement 46 hat eine Funktion, um eine Luftkomponente, die entlang des Druckverlustelements 46 strömt, zu unterdrücken.
Die erste kontaktlose Dichtung 48 steht von der Rotorscheibe 18 zum Druckverlustelement 46 vor, ist ein rotierbares Element und ist dem Druckverlustelement 46 über den ersten Spalt G1 zugewandt.
Die zweite kontaktlose Dichtung 50 steht von dem inneren Trennwandabschnitt 24, der ein stationäres Element ist, zur Rotorscheibe 18 vor, und ist der Rotorscheibe 18 über den zweiten Spalt G2 zugewandt. Die zweite kontaktlose Dichtung 50 ist auf einer der Stromaufwärtsseite oder der Stromabwärtsseite des Druckverlustelements 46 in der Luftströmungsrichtung angeordnet.
Die Kontaktdichtung 52 steht zur Rotorscheibe 18, welche ein rotierbares Element ist, von dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, vor und ist stromabwärts des Druckelements 46 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet.
Bei der obigen Konfiguration steht die zweite kontaktlose Dichtung 50 von dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, vor, sodass ein Teil der Strömung zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 zirkuliert. Insbesondere trifft, wie in den 3, 5 bis 12 und 22 gezeigt, wenn die zweite kontaktlose Dichtung 50 stromabwärts von der ersten kontaktlosen Dichtung 48 angeordnet ist, ein Teil der Luftströmung auf die zweite kontaktlose Dichtung 50 und strömt zur ersten kontaktlosen Dichtung 48. Außerdem trifft, wie in 4 gezeigt, wenn die zweite kontaktlose Dichtung 50 stromaufwärts von der ersten kontaktlosen Dichtung 48 angeordnet ist, ein Teil der Luftströmung auf die erste kontaktlose Dichtung 48 und strömt zur zweiten kontaktlosen Dichtung 50.
Dementsprechend zirkuliert ein Teil einer Luftströmung, welche ein Fluid ist, um eine Verwirbelung zu bilden, und deswegen gelangt die Strömung des Fluids mit dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, über eine lange Distanz in Kontakt und die Reibung mit dem stationären Element reduziert die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids. Im Ergebnis wird die Strömung des Fluids, welche auf die Kontaktdichtung 52 trifft oder welche durch die Kontaktdichtung 52 gelangt, reduziert und die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung 52 wird verbessert.
In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in den 3 bis 12 und 22 gezeigt ist, der Kantenzwischenraum 40 einen Zwischenraum 40a in Axialrichtung, der sich entlang der Axialrichtung erstreckt. Die erste kontaktlose Dichtung 48 und die zweite kontaktlose Dichtung 50 sind in dem Zwischenraum in Axialrichtung 40a angeordnet und die Position des ersten Spaltes G1 ist in der Radialrichtung unterschiedlich von der Position des zweiten Spaltes G2.
In der obigen Konfiguration ist die Position des ersten Spaltes G1 in der Radialrichtung unterschiedlich von der des zweiten Spalts G2 und deswegen kann die Strömung des Fluids nicht gerade durch den ersten Spalt G1 und dem zweiten Spalt G2 in der Axialrichtung strömen. Deswegen kann zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 eine größere Menge an Fluid zirkuliert werden, um eine Verwirbelung zu bilden, und es ist möglich, die Verwirbelungskomponente der Fluidströmung sogar weiter zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in den 3 bis 12, 21 und 22 gezeigt ist, die Rotorscheibe 18 einen Scheibenkörper 18a, der eine scheibenförmige Raumform hat, und einen zylindrischen Abschnitt 18b, der sich in der Axialrichtung des Scheibenkörpers 18a erstreckt. Die äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 18b ist der inneren Umfangsoberfläche des inneren Trennwandabschnittes 24 zugewandt und der Zwischenraum 40a in Axialrichtung ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 18b und dem inneren Trennwandabschnitt 24 gebildet.
Erfindungsgemäß ist, wie in den 3 bis 12 und 22 gezeigt ist, das Druckverlustelement 46 eine Wabenformdichtung und die erste kontaktlose Dichtung 48 und die zweite kontaktlose Dichtung 50 ist in einigen Ausführungsformen eine Lamellendichtung. Die Kontaktdichtung 52 ist eine Kontaktdichtung, die „leaf seal“ (Marke) (leaf seal-Typ) genannt wird, und hat eine Vielzahl von dünnen Platten 52a, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
In der obigen Konfiguration, reduziert die Wabenformdichtung, welche als das Druckverlustelement 46 dient, die Verwirbelungskomponente in der Strömung des Fluids effizient und zusätzlich zirkuliert die Lamellendichtung die Strömung des Fluids, um eine Verwirbelung zu bilden, wodurch die Verwirbelungskomponente weiter reduziert wird. In dem Fall einer „leaf seal“-Dichtung trennen sich die dünnen Platten 52a von dem rotierbaren Element aufgrund eines dynamischen Druckeffektes während des Betriebs der Turbine 4 und erzeugen einen kleinen Zwischenraum zwischen den dünnen Platten 52a und dem rotierbaren Element. Wenn die Turbine 4 gestoppt wird, sind die dünnen Platten 52a jedoch mit dem rotierbaren Element in Kontakt. Deswegen wird hier die „leaf seal“-Dichtung als eine Art von Kontaktdichtung angesehen.
In einigen Ausführungsformen ist die Lamellendichtung, welche als erste kontaktlose Dichtung 48 dient, integral mit der Rotorscheibe 18, die als rotierbares Element dient, ausgebildet und erstreckt sich in der Umfangsrichtung und hat eine ringplattenförmige Form. Darüber hinaus ist die Lamellendichtung, die als die zweite kontaktlose Dichtung 50 dient, integral mit dem inneren Trennwandabschnitt 24 ausgebildet, der als stationäres Element dient, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und eine ringplattenförmige Form hat.
In einigen Ausführungsformen ist die Kontaktdichtung 52 eine Bürstendichtung.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Druckverlustelement 46 eine Vielzahl von Platten, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind und sich jeweils mit der Umfangsrichtung schneiden oder kreuzen.
In einigen Ausführungsformen ist der Abstand d1 (siehe 3) zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 nicht weniger als 5mm und nicht mehr als 15mm. Mit dem Abstand d1, der nicht kleiner ist als 5mm und nicht größer ist als 15mm, ist es möglich, verlässlich eine Berührung zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 aufgrund von thermischer Expansion in der Axialrichtung, zwischen der Stromabwärtsseite des Verdichters (verdichtenden Teils) 2 und der Stromaufwärtsseite der Turbine (Turbinenteils) 4, wo der Druck besonders hoch ist, zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen ist der Abstand d1 (vergleiche 3) zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 nicht weniger als 1mm und nicht mehr als 25mm. Mit dem Abstand d1, der nicht weniger als 1mm und nicht mehr als 25mm ist, ist es möglich, zuverlässig eine Berührung zwischen der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 aufgrund von thermischer Ausdehnung in der Axialrichtung in einem weiten Bereich zwischen der Stromabwärtsseite des Verdichters (verdichteten Teils) 2 und der Stromaufwärtsseite der Turbine (Turbinenteils) 4 zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen ist der Abstand d2 (vergleiche 3) zwischen der Kontaktdichtung 52 und einer der ersten kontaktlosen Dichtung 48 und der zweiten kontaktlosen Dichtung 50, die näher an der Kontaktdichtung 52 ist, in einem Bereich, der gleich d1 oder größer als d1 ist.
Außerdem ist das Aspektverhältnis a1/d1 oder das Aspektverhältnis a2/d2 des Raumes auf beiden Seiten der zweiten kontaktlosen Dichtung 50, 0,5 bis 2 (vergleiche 3). Dabei sind a1, a2 die Höhen in der Radialrichtung des Raumes auf beiden Seiten der zweiten kontaktlosen Dichtung 50.
In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in den 5 bis 11 gezeigt ist, der Kantenzwischenraum 40 einen Hohlraum 40b, der sich in Radialrichtung erstreckt und stromaufwärts von dem Axialrichtungsfreiraum 40 in der Strömungsrichtung des Fluids positioniert ist.
Die Dichtvorrichtung 42 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Wänden 54, die innerhalb des Hohlraums 40b angeordnet sind, in einem Zustand, in dem sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Vielzahl von Wänden 54 erstrecken sich so, dass sie sich mit der Umfangsrichtung der Drehwelle CL kreuzen oder schneiden.
In der obigen Konfiguration erzeugt die Strömung des Fluids eine Zirkulationsströmung, um eine Strömungslinie innerhalb des Hohlraums 40b zu bilden. Das Fluid trifft mit der Vielzahl von Wänden 54, die in dem Hohlraum 40b angeordnet sind, zusammen und hierbei nimmt die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, ab. Dementsprechend wird die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids, welche mit der Kontaktdichtung 52 zusammentrifft oder durch die Kontaktdichtung 52 gelangt, reduziert und die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung 52 ist sogar weiter verbessert.
In einigen Ausführungsformen ist der Abstand zwischen dem stationären Element und dem rotierbaren Element am Hohlraum 40 größer als der Abstand zwischen dem stationären Element und dem rotierbaren Element in dem Axialrichtungszwischenraum 40a.
In einigen Ausführungsformen sind, wie in den 5 bis 11 gezeigt ist, die Vielzahl von Wänden 54 durch Wandoberflächen der Vielzahl von Nuten bzw. Rillen 56 gebildet, die auf der Wand des inneren Trennwandabschnittes 24 gebildet sind, welcher das stationäre Element ist, das den Hohlraum 40b definiert.
Mit der obigen Konfiguration reduzieren die Wandoberflächen der Vielzahl der Nuten bzw. Rillen 56, die auf der Wand des stationären Elements gebildet sind, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des inneren Trennwandabschnitts 24 entlang der Linie XIII-XIII in 5 bis 7, 10 und 11, schematisch gezeigt mit der Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung 36. 14 und 15 sind Querschnittsansichten korrespondierend zu 13 gemäß einiger Ausführungsformen.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich, wie in den 5 bis 7, 10 und 11 gezeigt ist, die Wand des stationären Elements, welches den Hohlraum 40b definiert, in der Radialrichtung und jede der Vielzahl von Rillen erstreckt sich so, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt ist, um bezüglich der Axialrichtung der Rotationswelle graduell abzuweichen, wie in jeder der 13, 14 und 15 gezeigt ist.
Bei der obigen Konfiguration reduzieren die Vielzahl der Rillen bzw. Nuten 56, welche sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt sind, um graduell bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist. Darüber hinaus können, wie in den 14 und 15 gezeigt ist, die Vielzahl der Nuten bzw. Rillen 56, die schräg oder gekrümmt sind, die Verwirbelungskomponente durch Erzeugen einer entgegengesetzten Verwirbelungskomponente in der Strömung des Fluids reduzieren.
In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl von Nuten/Rillen 56 auf der Endwand des inneren Trennwandabschnittes 24, der dem Axialrichtungszwischenraum 40a in der Axialrichtung zugewandt ist, gebildet.
16 ist ein schematisches Diagramm einer Wand des inneren Trennwandabschnittes 24, welcher den Hohlraum 40B definiert, wobei die Wand in Radialrichtung nach innen gewandt ist, gezeigt in einer Expersionsansicht, mit einer Wabenformdichtung, die als Druckverlustelement 46 dient. Die 17 und 18 sind jeweils ein Diagramm einer Turbine gemäß einiger Ausführungsformen korrespondierend zu 16.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich, wie in 8 und 9 gezeigt ist, die Wand des stationären Elements, auf dem die Vielzahl von Nuten/Rillen 56 ausgebildet sind, in der Axialrichtung und jede der Vielzahl der Nuten/Rillen 56 erstreckt sich derart, um parallel, schräg oder gekrümmt zu sein, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen, wie in jeder der 16, 17 und 18 gezeigt ist.
Bei der obigen Konfiguration vermindert die Vielzahl der Nuten/Rillen 56, die sich derart erstrecken, um parallel, schräg oder gekrümmt zu sein, um bezüglich der axialen Richtung relativ graduell abzuweichen, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
Außerdem können, wie in den 17 und 18 gezeigt ist, die Vielzahl der Nuten/Rillen 56, die schräg oder gekrümmt sind, die Verwirbelungskomponente durch Erzeugen einer entgegengesetzten Verwirbelungskomponente in der Strömung des Fluids reduzieren.
In einigen Ausführungsformen sind, wie in den 5 bis 11 gezeigt ist, die Vielzahl der Wände 54 durch Wandoberflächen der Vielzahl von Baffles bzw. Leitplatten 58, die innerhalb des Hohlraums 40b angeordnet sind, gebildet.
Mit der obigen Konfiguration vermindern die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58, die innerhalb des Hohlraums 40b angeordnet sind, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich, ähnlich zu dem Fall der oben beschriebenen Vielzahl der Nuten/Rillen 56, jede der Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58 derart, um parallel, schräg oder gekrümmt zu sein, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle graduell abzuweichen.
Mit der obigen Konfiguration reduzieren die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58, die sich derart erstrecken, um parallel, schräg oder gekrümmt zu sein, um graduell bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
Darüber hinaus kann die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58, die schräg oder gekrümmt sind, die Verwirbelungskomponente durch Erzeugung einer entgegengesetzten Verwirbelungskomponente reduzieren.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich, ähnlich zu dem Fall der oben beschriebenen Vielzahl von Nuten/Rillen 56, jede der Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58 derart, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt sind, um graduell bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen.
Mit der obigen Konfiguration vermindern die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58, die sich so erstrecken, dass sie parallel, schräg oder gekrümmt sind, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle abzuweichen, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist.
Darüber hinaus kann die Vielzahl der Baffles bzw. Leitplatten 58, die schräg oder gekrümmt sind, die Verwirbelungskomponente durch Erzeugung einer entgegengesetzten Verwirbelungskomponente reduzieren bzw. vermindern.
In einigen Ausführungsformen hat der Hohlraum 40b eine Öffnung, die sich in den zweiten Zwischenraum 30 öffnet. Der zweite Zwischenraum 30 ist ein Strömungsdurchgang (Hauptströmungsdurchgang) der sich in der Axialrichtung erstreckt, durch den ein Fluid, welches durch die Verwirbelungskomponenten-Aufprägevorrichtung 36 eine Verwirbelungskomponente aufgeprägt bekommen hat, fließen kann. Wie in den 6, 7, 9 und 10 gezeigt hat der innere Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, oder die Rotorscheibe 18, welche ein rotierbares Element ist, eine Wand, die sich in Radialrichtung erstreckt, und einen Vorsprung in dem Abschnitt 60, der sich von der Wand in Axialrichtung erstreckt und die Breite der Öffnung des Hohlraums 40b definiert, so dass die Breite der Öffnung des Hohlraums 40B kleiner ist als die Breite des Hohlraums 40.
In der obigen Konfiguration ist es möglich, die Breite der Öffnung des Hohlraums 40b mit dem vorspringenden Abschnitt 60 anzupassen, um die Strömungsrate des Fluids, welches von dem zweiten Zwischenraum 30 zum Hohlraum 40b strömt, anzupassen. Dementsprechend ist es möglich, den Mischzustand der Strömung des Fluids, welche von dem zweiten Zwischenraum 30 in den Hohlraum 40B strömt und die Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraums 40b anzupassen. Weiterhin ist es durch das Anpassen des Mischzustandes möglich, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in 11 gezeigt ist, die Oberfläche auf der Seite des Hohlraums 40b des vorspringenden Abschnittes 60 eine geneigte Oberfläche 60a, die relativ zur Axialrichtung geneigt ist.
Mit der geneigten Oberfläche 60a ist es möglich, den Mischzustand der Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraumes und der Strömung des Fluids, welche in die Öffnung aus dem zweiten Zwischenraum 30 strömt, einzustellen und deswegen ist es möglich, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
19 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des inneren Trennwandabschnittes 24 entlang der Linie XIX - XIX der 10. In einigen Ausführungsformen sind, wie in 10 und 11 gezeigt ist, eine Vielzahl von Vertiefungen 60b auf der Endseite des vorspringenden Abschnitts 60 gebildet, derart, dass sie in der Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind, und die Vielzahl der vertieften Abschnitte 60b ändern die Breite der Öffnung in der Umfangsrichtung.
In obiger Konfiguration ist es möglich, die Strömungsrate des Fluids, welches vom zweiten Zwischenraum 30 zum Hohlraum 40b strömt durch Ändern der Breite der Öffnung mit der Vielzahl von vertieften Abschnitten 60b des vorspringenden Abschnittes 60 anzupassen. Dementsprechend ist es möglich, den Mischzustand der Zirkulationsströmung innerhalb des Hohlraums 40b und der Strömung des Fluids, welches in die Öffnung von dem zweiten Zwischenraum 30 strömt, einzustellen und deswegen ist es möglich, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, zu reduzieren.
20 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils des inneren Trennwandabschnittes 24 entlang der Linie XX-XX in 12. Wie in den 12 und 20 gezeigt ist in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 auf dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, angeordnet. Der Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 ist derart ausgebildet, um in der Lage zu sein, ein Fluid zur Reduzierung der Verwirbelungskomponente des Fluids (Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsfluid) zur Stromaufwärtsseite des Druckverlustelements 46 in dem Kantenzwischenraum 40 beispielsweise zum Hohlraum 40b zu leiten.
Mit obiger Konfiguration verhindert das Fluid, welches durch den Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang zum Hohlraum 40b geleitet wird, dass Fluid in den Hohlraum 40b aus dem zweiten Zwischenraum 30 herausströmen kann oder mit dem Fluid gemischt wird, welches in den Hohlraum 40b aus dem zweiten Zwischenraum 30 strömt, und hierdurch ist es möglich, die Verwirbelungskomponente, die in der Strömung des Fluids enthalten ist, welches in den Axialrichtungszwischenraum 40a strömt, zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 eine Vielzahl von Überbrückungsröhren, die im Abstand zueinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und der Auslass einer jeden Überbrückungsröhre 64 weist zum Axialrichtungszwischenraum 40a in axialer Richtung.
In einigen Ausführungsformen ist der Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 derart eingerichtet, um dem Hohlraum 40b mit einem Fluid, welche eine entgegengesetzte Verwirbelungskomponente, die entgegengesetzt zur Verwirbelungskomponente des Fluids ist, welche in den Hohlraum 40b aus dem zweiten Zwischenraum 30 strömt, zuzuleiten. Hierfür ist beispielsweise die Auslassseite des Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgangs 62, beispielsweise die Auslassseite jeder der Vielzahl der Überbrückungsröhren 64 derart angeordnet, um schräg oder bedeckt zu sein, und graduell relativ zur Axialrichtung abzuweichen.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 zwischen dem ersten Zwischenraum 28 und dem Hohlraum 40b.
In einigen Ausführungsformen muss, wenn der Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang 62 vorgesehen ist, die Dichtvorrichtung 42 nicht notwendigerweise die zweite Kontaktdichtung 50 aufweisen, wie in 21 gezeigt ist.
In einigen Ausführungsformen ist, wie in 3, 5 bis 12 und 22 gezeigt ist, eine Stufe zwischen der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 und der Kontaktdichtung 52 auf der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 18b der Rotorscheibe 18 vorgesehen. Insbesondere ist eine Stufe auf der Wandoberfläche des rotierbaren Elements, welches den Axialrichtungszwischenraum 40a definiert, vorgesehen. Weiterhin ist die Position in Radialrichtung eines Abschnittes des zylindrischen Abschnittes 18b, welcher mit der Kontaktdichtung 52 in Kontakt gelangt, unterschiedlich von der Position des zweiten Spalts G2 in Radialrichtung.
Mit der obigen Konfiguration ist zwischen der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 und der Kontaktdichtung 52 eine Stufe auf der Wandoberfläche des rotierbaren Elements gebildet und die Position in Radialrichtung eines Abschnitts des rotierbaren Elements, welches in Kontakt gelangt mit der Kontaktdichtung 52 ist unterschiedlich von der Position in Radialrichtung des zweiten Spalts G2 und hierdurch ist es möglich, Verwirbelungen zwischen der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 und der Kontaktdichtung 52 zu erzeugen. Dementsprechend gelangt die Strömung des Fluids mit dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, über eine längere Distanz in Kontakt und die Reibung mit dem stationären Element vermindert die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids. Im Ergebnis nimmt die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids, welche mit der Kontaktdichtung 52 in Kontakt gerät oder durch die Kontaktdichtung 52 gelangt, ab und die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung 52 ist verbessert.
In einigen Ausführungsformen, die in den 3, 5 bis 12, 21 und 22 gezeigt sind, ist eine Bank 66, die zum zylindrischen Abschnitt 18b der Rotorscheibe 18, die ein drehbares Element ist von dem inneren Trennwandabschnitt 24, welcher ein stationäres Element ist, vorsteht, auf der Stromaufwärtsseite der Kontaktdichtung 52 in der Strömungsrichtung des Fluids gebildet. Die Bank 66 ist unmittelbar benachbart zur Kontaktdichtung 52 angeordnet. Die stromaufwärtige Oberfläche der Bank 66 ist geneigt zur Radialrichtung, sodass das Strömungspfadgebiet sich graduell auf der Stromaufwärtsseite der Kontaktdichtung vermindert.
Mit obiger Konfiguration gelangt die Strömung des Fluids mit der Bank 66 in Kontakt und die Reibung vermindert die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids. Im Ergebnis wird die Verwirbelungskomponente der Strömung des Fluids, welche mit der Kontaktdichtung 52 zusammentrifft oder durch die Kontaktdichtung 52 gelangt, reduziert, und die Zuverlässigkeit der Kontaktdichtung 52 ist verbessert.
In einigen Ausführungsformen ist, wie in den 3, 5 bis 12 und 22 gezeigt ist, ein vertiefter Abschnitt 68 von ringförmiger Raumform auf dem inneren Trennwandabschnitt 24 gebildet und zwischen der zweiten kontaktlosen Dichtung 50 und der Kontaktdichtung 52 angeordnet. Der vertiefte Abschnitt 68 hat eine Öffnung zum Axialrichtungszwischenraum 40a und erhöht den Strömungspfadbereich des Zwischenraums 40a in der Radialrichtung des rotierbaren Elements im Vergleich zum zweiten Spalt G2.
In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in den 3, 5 bis 12 und 22 gezeigt ist, die stromabwärtige Wandoberfläche des vertieften Bereichs 68 in der Strömungsrichtung des Fluids die Bank 66.
In einigen Ausführungsformen ist, wie in den 22 und 33 gezeigt ist, eine Vielzahl von Trennwänden 70, die den vertieften Abschnitt 68 in der Umfangsrichtung definieren, innerhalb des vertieften Abschnitts 68 angeordnet. Die Trennwand 70 ist integral mit dem inneren Trennwandabschnitt 24 ausgebildet.
Mit obiger Konfiguration ist der vertiefte Abschnitt 68 stromaufwärts von der Kontaktdichtung 52 angeordnet und die Trennwand 70 ist innerhalb des vertieften Abschnittes 68 angeordnet, was es ermöglicht, den Kontaktbereich, in dem die Strömung des Fluids, welche die Verwirbelungskomponente enthält, mit der Wandoberfläche des vertieften Bereiches 68 in Kontakt gerät, zu erhöhen. Weiterhin ist es mit einem Anstieg des Widerstandes wegen eines Anstiegs in dem Kontaktbereich auf der Wandoberfläche des vertieften Bereichs 68, möglich, die Verwirbelungskomponente des Fluids sogar weiter zu dämpfen.
Beispielsweise kann der innere Trennwandabschnitt 24, der ein stationäres Element ist, eine Vielzahl von Elementen umfassen. Weiterhin kann die Rotorscheibe 18, die ein rotierbares Element ist, eine Vielzahl von Elementen umfassen.
Weiterhin ist der Raum, in dem die Dichtvorrichtung 42 angewendet wird, nicht auf dem Kantenzwischenraum 40 eingeschränkt und kann ein anderer Zwischenraum zwischen dem stationären Element und dem rotierbaren Element, welches innerhalb der Turbine 4 angeordnet ist, sein.
Außerdem ist die Rotationsmaschine, in der die Dichtvorrichtung 42 angewendet wird, nicht begrenzt auf eine Gasturbine und kann beispielsweise eine Dampfturbine, ein Verdichter oder ein Generator sein.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Verdichter
3: Verbrenner
4: Turbine
6: Generator
8: Gehäuse
8a: inneres Gehäuse
8b: äußeres Gehäuse
10: Rotor
12: feststehende Leitschaufel
12a: Leitschaufelabschnitt
12b: Plattform
12c: Plattform
14: Rotorlaufschaufel
14a: Laufschaufelabschnitt
14b: Plattform
14c: Laufschaufelfußabschnitt
16: Ringsegment
18: Rotorscheibe
18a: Scheibenkörper
18b: zylindrischer Abschnitt
19: Welle
20: äußerer Trennwandabschnitt
22: Verbrennungsgasströmungsdurchgang
24: innerer Trennwandabschnitt
26: Versorgungsleitung für verdichtete Luft
28: erster Raum
30: zweiter Raum
32: Loch in Radialrichtung
34: Loch in Axialrichtung
36: Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung
40: Kantenfreiraum
40a: Freiraum in Axialrichtung
40b: Hohlraum
42: Dichtvorrichtung
46: Druckverlustelement
48: erste kontaktlose Dichtung
50: zweite kontaktlose Dichtung
52: Kontaktdichtung
52a: dünne Platte
54: Wand
56: Nut
58: Baffles bzw. Leitplatten
60: Vorspringender Abschnitt
60a: geneigte Fläche
60b: vertiefter Abschnitt
62: Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang
64: Überbrückungsrohr
66: Bank
68: vertiefter Abschnitt
70: Trennwand
G1: erster Spalt
G2: zweiter Spalt

Claims

Eine Rotationsmaschine, die umfasst: zumindest ein stationäres Element, zumindest ein rotierbares Element, das ausgestaltet ist, um relativ bezüglich dem zumindest einen stationären Element rotierbar zu sein, und eine Dichtvorrichtung (42), die eine Strömung eines Fluides in einem Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element begrenzen kann, wobei die Dichtvorrichtung (42) umfasst: ein Druckverlustelement (46), das an dem zumindest einen stationären Element montiert ist, eine erste kontaktlose Dichtung (48), die von dem zumindest einen rotierbaren Element zu dem Druckverlustelement (46) vorsteht und dem Druckverlustelement (46) über einen ersten Zwischenraum (G1) zugewandt ist, eine zweite kontaktlose Dichtung (50), die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht, die dem zumindest einen rotierbaren Element über einen zweiten Spalt (G2) zugewandt ist, und die an einer Seite des Druckverlustelements (46) in einer Strömungsrichtung des Fluids positioniert ist, und eine Kontaktdichtung (52), die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht und stromab des Druckverlustelements (46) und der zweiten kontaktlosen Dichtung (50) in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen rotierbaren Element und dem zumindest einen stationären Element einen Zwischenraum (40a) in axialer Richtung umfasst, der sich entlang einer Rotationswelle (19) des rotierbaren Elements erstreckt, wobei die erste kontaktlose Dichtung (48) und die zweite kontaktlose Dichtung (50) in dem Zwischenraum (40a) in axialer Richtung angeordnet sind, und wobei das Druckverlustelement (46) eine Wabenformdichtung ist.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 1, wobei eine Position des ersten Spalts (G1) von einer Position des zweiten Spalts (G2) in einer radialen Richtung der Rotationswelle (19) verschieden ist.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 2, wobei der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen rotierbaren Element und dem zumindest einen stationären Element einen Hohlraum (40b) umfasst, der sich in der radialen Richtung der Rotationswelle (19) des rotierbaren Elements erstreckt und stromauf des Zwischenraums (40a) in axialer Richtung in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, und wobei die Dichtvorrichtung (42) ferner eine Vielzahl von Wänden umfasst, die im Inneren des Hohlraums (40b) so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle (19) angeordnet sind, wobei jede der Wände der Vielzahl von Wänden die Umfangsrichtung der Rotationswelle (19) schneidet oder kreuzt.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Wänden eine Vielzahl von Wandoberflächen einer Vielzahl von Rillen oder Nuten (56) umfasst, die an einer Wand (54) von dem zumindest einen stationären Element, das den Hohlraum (40b) definiert, angeordnet sind.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 4, wobei die Wand (54) des zumindest einen stationären Elements, das den Hohlraum (40b) definiert, sich in der radialen Richtung der Rotationswelle (19) erstreckt, und wobei jede der Vielzahl von Rillen (56) sich so erstreckt, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle (19) graduell abzuweichen.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 4, wobei die Wand (54) des zumindest einen stationären Elements, das den Hohlraum (40b) definiert, sich in einer axialen Richtung der Rotationswelle (19) erstreckt, und wobei jede der Vielzahl von Rillen (56) sich so erstreckt, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle (19) graduell abzuweichen.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Wänden Wandoberflächen einer Vielzahl von Baffles oder Leitplatten (58) umfassen, die im Inneren des Hohlraums (40b) angeordnet sind.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 7, wobei jede der Vielzahl von Baffles oder Leitplatten (58) sich so erstreckt, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um bezüglich der radialen Richtung der Rotationswelle (19) graduell abzuweichen.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 7, wobei jede der Vielzahl von Baffles oder Leitplatten (58) sich so erstreckt, dass sie parallel, schräg, oder gekrümmt ist, um graduell bezüglich einer axialen Richtung der Rotationswelle (19) abzuweichen.
Die Rotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, ferner umfassend eine Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung (36), die eine Verwirbelungskomponente auf das Fluid aufprägen kann, wobei der Hohlraum (40b) eine Öffnung hat, welche sich zu einem Hauptströmungsdurchgang öffnet, der sich in einer axialen Richtung der Rotationswelle (19) erstreckt, und durch die das Fluid, das die durch die Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung (36) aufgeprägte Verwirbelungskomponente hat, strömen kann, und wobei das zumindest eine stationären Element oder das zumindest eine rotierbare Element eine Wand (54), die sich in der radialen Richtung der Rotationswelle (19) erstreckt, und einen hervorstehenden Abschnitt (60), der sich in der axialen Richtung der Rotationswelle (19) von der Wand (54) erstreckt und eine Breite oder Weite der Öffnung so definiert, dass die Breite der Öffnung kleiner als die Breite des Hohlraums (40b) ist, umfasst.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 10, wobei eine Oberfläche (60a) des vorstehenden Abschnitts (60), die näher bei dem Hohlraum (40b) ist, bezüglich der axialen Richtung der Rotationswelle geneigt ist.
Die Rotationsmaschine gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei eine Vielzahl von ausgenommenen Abschnitten (60b), die in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle (19) angeordnet sind, an einer Außenseite des vorstehenden Abschnitts (60) ausgebildet sind, und die Vielzahl von ausgenommenen Abschnitten (60b) die Breite der Öffnung in der Umfangsrichtung der Rotationswelle (19) verändern.
Die Rotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Dichtvorrichtung (42) ferner zumindest einen Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang (62) umfasst, der in dem zumindest einen stationären Element angeordnet ist, wobei der zumindest eine Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang (62) ein Fluid zum Reduzieren einer Verwirbelungskomponente des Fluids zu einem Abschnitt stromauf des Druckverlustelements (46) in der Strömungsrichtung des Fluids in den Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element zuführen kann.
Die Rotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste kontaktlose Dichtung (48) und die zweite kontaktlose Dichtung (50) jeweils eine Lamellendichtung ist, und wobei die Kontaktdichtung (52) eine Vielzahl von dünnen Platten hat, die in einer Umfangsrichtung der Rotationswelle (19) des rotierbaren Elements angeordnet sind.
Eine Rotationsmaschine, die umfasst: zumindest ein stationäres Element, zumindest ein rotierbares Element, das ausgestaltet ist, um relativ bezüglich dem zumindest einen stationären Element rotierbar zu sein, eine Dichtvorrichtung (42), die eine Strömung eines Fluids in einem Zwischenraum zwischen dem zumindest ein stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element begrenzen kann, und eine Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung (36), die stromauf der Dichtvorrichtung (42) in einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist und die eine Verwirbelungskomponente auf das Fluid aufprägen kann, wobei der Zwischenraum zwischen dem zumindest einen stationären Element und dem zumindest einen rotierbaren Element einen Hohlraum (40b) umfasst, der eine Öffnung in einen Hauptströmungsdurchgang hat, der das Fluid, das die durch die Verwirbelungskomponenten-Aufprägungsvorrichtung (36) aufgeprägte Verwirbelungskomponente hat, hindurchströmen lassen kann, und wobei die Dichtvorrichtung (42) umfasst: ein Druckverlustelement (46), das an dem zumindest einen stationären Element montiert ist und das stromab dem Hohlraum (40b) in der Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist, eine erste kontaktlose Dichtung (48), die von dem zumindest einen rotierbaren Element zu dem Druckverlustelement (46) hervorsteht und die dem Druckverlustelement (46) über einen ersten Zwischenraum (G1) zugewandt ist, eine erste Kontaktdichtung (52), die von dem zumindest einen stationären Element zu dem zumindest einen rotierbaren Element vorsteht und die stromab des Druckverlustelements (46) und der ersten kontaktlosen Dichtung (48) in der Strömungsrichtung des Fluides angeordnet ist, und zumindest einen Verwirbelungskomponenten-Unterdrückungsströmungsdurchgang (62), der in dem zumindest einen stationären Element angeordnet ist und der dem Hohlraum (40b) ein Fluid zum Reduzieren der Verwirbelungskomponente des Fluids zuführen kann.