DE2520653A1 - DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS FOR INCREASING THE DYNAMIC CAPACITY LIMIT OF STEAM OR GAS FLOW TURBINES OR COMPRESSORS - Google Patents
DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS FOR INCREASING THE DYNAMIC CAPACITY LIMIT OF STEAM OR GAS FLOW TURBINES OR COMPRESSORSInfo
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Description
Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
AktiengesellschaftMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Corporation
Nürnberg, 30. April 1975Nuremberg, April 30, 1975
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Erhöhen der dynamischen Leistungsgrenze von dampf- oder gasdurchströmten Turbinen oder Verdichtern. Zusatz zu Patent ... (Patentanmeld. P 24 13 655.8)Device for carrying out the method for increasing the dynamic performance limit of steam or turbines or compressors through which gas flows. Addendum to patent ... (patent application P 24 13 655.8)
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Erhöhen der dynamischen Leistungsgrenze von dampf- oder gasdurchströmten Turbinen oder Verdichtern mit in Spalten zwischen umlaufenden und feststehenden Bauteilen angeordneten berührungsfreien Dichtungen, wobei durch ein in den Spaltbereich der berührungsfreien Dichtungen eingeleitetes Mischmedium mit geringer, ohne oder mit negativer Umfangskomponente eine im Drehsinn des Schwingungsvektors der Eigenschwingung positiv definierte Umfangskomponente der Spaltströmung entsprechend vermindert bzw. eine entgegen dem Drehsinn des Schwingungsvektors positiv definierte Umfangskomponente der Spaltströmung entsprechend erhöht wird.The invention relates to a device for performing the method for increasing the dynamic Performance limit of steam or gas flow turbines or compressors with in gaps between rotating and fixed components arranged non-contact seals, whereby by a in the gap area of the non-contact Seals introduced mixed medium with low, without or with negative circumferential component a In the direction of rotation of the oscillation vector of the natural oscillation, the circumferential component of the gap flow is positively defined correspondingly reduced or a circumferential component that is positively defined against the direction of rotation of the vibration vector the gap flow is increased accordingly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Verwirklichung des in der Hauptanmeldung angegebenen allgemeinen Lösungsprinzips zu schaffen.The invention is based on the object of a constructive simple implementation of what is specified in the main application to create a general solution principle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved according to the invention in that
03.8418 609847/0173 ,03.8418 609847/0173,
in dem die Drosselelemente der Dichtungen tragenden Ring radial oder annähernd radial gerichtete Bohrungen vor dem aktiven Teil der Dichtung und nach einem oder mehreren vorgeschalteten Drosselelementen vorgesehen sind, und daß die Abmessungen der Bohrungen und des bzw. der vorgeschalteten Drosselelemente so gewählt sind, daß der größte Teil des Leckagestromes dem Spalt über die Bohrungen zugeführt wird.in the ring carrying the throttle elements of the seals radially or approximately radially directed bores in front of the active part of the seal and after one or more upstream throttle elements are provided, and that the dimensions of the bores and the or the upstream Throttle elements are chosen so that most of the leakage flow is fed to the gap via the bores will.
In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:The invention is shown schematically in the drawings. It shows:
Pig. I die erfindungsgemäße Anordnung in Anwendung bei der Dichtung im Spalt zwischen dem Laufraddeckband und einer ruhenden Wand, wobei ein Ausschnitt aus dem Längsmittelschnitt durch die Läuferachse dargestelltPig. I the arrangement according to the invention in use the seal in the gap between the impeller shroud and a stationary wall, with a cutout shown from the longitudinal center section through the rotor axis
Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung in Anwendung bei der Dichtung im Spalt zwischen der Läuferwelle und dem Innengehäuse, wobei ein Ausschnitt aus dem Längsmittelschnitt durch die Läuferachse dargestellt ist.2 shows the arrangement according to the invention in use the seal in the gap between the rotor shaft and the inner housing, with a cutout from the longitudinal center section through the rotor axis is shown.
Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 ist in dem Spalt I zwischen einer nicht rotierenden Wand in Form eines zweiteiligen, von der Leitradkonstruktion getragenen Ringes 10 und dem Deckband 3 eines auf der Welle des Läufers einer Turbine befindlichen Laufrades 4 üblicher Bauart eine berührungsfreie Dichtung in Form einer Labyrinthdichtung mit in den Ring 10 eingestemmten, in einer zur Läuferachse senkrechten Ebene liegenden Blechen 11a, b, c, d angeordnet. - Als Labyrinthdichtung kann aber auch jede andere bekannte Labyrinthdichtung dienen.According to the illustration of FIG. 1 is in the gap I. between a non-rotating wall in the form of a two-part, supported by the stator structure Ring 10 and the shroud 3 of an impeller 4 located on the shaft of the rotor of a turbine is more common Design a non-contact seal in the form of a labyrinth seal with mortised in the ring 10, in a sheet metal 11a, b, c, d lying perpendicular to the rotor axis plane. - As a labyrinth seal but any other known labyrinth seal can also be used.
03.8418 · 609847/017303.8418 609847/0173
Der Ring 10 ist so angeordnet, daß zwischen ihm und dem ihn umgebenden, nicht rotierenden Teil 12, das ein Teil der Leitradkonstruktion oder des Innen- oder Außengehäuses sein kann, ein Axialspalt 13 verbleibt. In dem Ring 10 sind im Bereich zwischen dem - in Strömungsrichtung gesehen - ersten Blech Ha und dem zweiten Blech Hb, das damit den Beginn des aktiven Teils der Dichtung darstellt, radiale Bohrungen 14 vorgesehen. Das Blech Ha hat die Aufgabe, die von einem vorgeschalteten Leitschaufelgitter stammende Spaltströmung S- zum größten Teil nach außen abzuleiten und dadurch zu verhindern, daß dieser Teil sofort in den Spalt 1 bzw. in die Dichtung einströmt. Der abgeleitete Teil des Leckagestromes wird über den Axialspalt 13 und die Bohrungen 14 in den Bereich der Dichtung eingeführt.The ring 10 is arranged so that between it and the surrounding, non-rotating part 12, a part the stator construction or the inner or outer housing, an axial gap 13 remains. In the ring 10 are in the area between the first plate Ha and the second plate Hb - seen in the direction of flow, which thus represents the beginning of the active part of the seal, radial bores 14 are provided. The tin Ha has the task of increasing the gap flow S- originating from an upstream guide vane grid To divert part to the outside and thereby prevent this part immediately in the gap 1 or in the seal flows in. The derived part of the leakage flow is through the axial gap 13 and the holes 14 in the Inserted the area of the seal.
Dem aktiven Dichtungsteil Hb, c ... können auch mehrere als Ablenker fungierende Bleche (Drosselstellen) vorgeschaltet sein; in diesem Fall sind die Bohrungen 14 im Bereich zwischen dem innersten Blech und dem Beginn des aktiven Teils der Dichtung anzuordnen.The active sealing part Hb, c ... can also have several metal sheets (throttling points) acting as deflectors may be connected upstream; in this case the holes 14 are in To arrange area between the innermost sheet and the beginning of the active part of the seal.
Soll ein Gegendrall erzeugt werden, dann sind die Bohrungen 14 zwar ebenfalls mit ihren Achsen in der senkrechten Ebene durch die Läuferachse liegend, Jedoch zur Radialen geneigt anzuordnen, was nicht weiter dargestellt ist.If a counter-twist is to be generated, then the bores 14 are also with their axes in the vertical Plane lying through the rotor axis, but to be arranged inclined to the radial, which is not shown further is.
Damit der größte Teil des Leckagestromes über die Bohrungen .l4 den Dichtungen zugeführt wird, müssen die Bedingungen so gewählt werden, daß der Strömungswiderstand des vorgeschalteten Bleches (Drosselstelle) bzw. der vorgeschalteten Bleche (Drosselstellen) größer ist als der Strömungswiderstand auf dem Umgehungsweg über die Bohrungen l4.This means that most of the leakage flow through the holes .l4 is supplied to the seals, the conditions be chosen so that the flow resistance of the upstream plate (throttle point) or the upstream Sheet metal (throttling points) is greater than the flow resistance on the bypass route via the bores l4.
03.8418 # 609847/0173 #/*03.8418 # 609847/0173 # / *
_4_ · 252UbB3_ 4 _ · 252UbB3
Auf dem Umgehungsweg über die Bohrungen 14 erfolgt die Beeinflussung der Umfangskomponente in dem gewünschten Sinn, d.h. Verminctatmg einer im Drehsinn des Schwingungsvektors der Eigenschwingung positiv definierten Umfangskomponente der Spaltströmung bzw. Erhöhung einer entgegen dem Drehsinn des Schwingungsvektors positiv definierten Umfangskomponente der Spaltströmung. (Das Maß der Beeinflussung hängt von den Auslegungsdaten der jeweiligen konkreten Strömungsmaschine abj dieses Maß kann von einem Strömungsmaschinenfachmann jedoch ohne erfinderische Überlegungen ermittelt werden.)On the bypass via the bores 14, the Influencing the circumferential component in the desired sense, i.e. reducing a circumferential component positively defined in the direction of rotation of the oscillation vector of the natural oscillation the gap flow or increase in a positive definition against the direction of rotation of the oscillation vector Circumferential component of the gap flow. (The degree of influence depends on the design data of the respective a specific fluid flow machine abj this dimension can be made by a fluid machine specialist without any inventive considerations be determined.)
Die endgültige Umfangskomponente vor dem aktiven Teil der Dichtung ist die impulsgemittelte Umfangskomponente aus den beiden Teilströmen, nämlich dem über die Bohrungen 14 eintretenden größeren Strom und dem sofort zwischen dem Spalt zwischen dem vorgeschalteten Blech Ha (bzw. den vorgeschalteten Blechen) und dem Deckband 3 in die Dichtung eintretenden Strom.The final circumferential component before the active part of the seal is the pulse averaged circumferential component from the two partial flows, namely the larger flow entering via the bores 14 and the one immediately between the gap between the upstream sheet Ha (or the upstream metal sheets) and the shroud 3 in stream entering the seal.
Die vorbeschriebene Maßnahme kann man auch mit der in der Hauptanmeldung näher dargestellten Maßnahme der Anordnung von strömungsführenden Bauteilen im Bereich der Dichtung kombinieren.The measure described above can also be used with the measure described in more detail in the main application Combine the arrangement of flow-guiding components in the area of the seal.
Die Darstellung gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß die der Erhöhung der dynamischen Leistungsgrenze dienende Maßnahme (vorgeschaltete Drosselstelle (n); Bohrungen) im Spalt zwischen der Welle 16 des Läufers und dem Dichtsegment 17 der Innengehäuse-Wellendichtung vorgesehen ist. Die vom Leitschaufelgitter der I. Stufe kommende Spaltströmung S« wird - wegen des vorgeschalteten als Drossel wirkenden Bleches Ha - gezwungen, zu einemThe representation according to FIG. 2 differs from the embodiment described above in that the measure serving to increase the dynamic performance limit (upstream throttle point (s); boreholes) provided in the gap between the shaft 16 of the rotor and the sealing segment 17 of the inner housing shaft seal is. The gap flow S «coming from the guide vane grid of the first stage is - because of the upstream acting as a throttle sheet Ha - forced to one
03.8418 ./.03.8418 ./.
■ 609847/0173 °™»N«.■ 609847/0173 ° ™ »N«.
größten Teil über den Axialspalt Ι}' und die Bohrungen l4 - die wie bei dem Beispiel gemäß Pig. I angeordnet und ausgebildet sind - in den Dichtbereich vor dem aktiven Teil (lib, lic ...) der Dichtung einzutreten.mostly over the axial gap Ι} 'and the holes 14 - the same as in the example according to Pig. I arranged and - to enter the sealing area in front of the active part (lib, lic ...) of the seal.
• 609847/0173 ongjnal inspected• 609847/0173 ongjnal inspected
03.841803.8418
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