DE3940607A1

DE3940607A1 - Labyrinth-dichtungssystem

Info

Publication number: DE3940607A1
Application number: DE3940607A
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Orlando; Jun Paul Benjamin Johnston
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1990-06-21
Also published as: US5029876A; JPH02245581A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Minimierung eines Leckverlustes an komprimierbarem Strömungsmittel durch Labyrinth dichtungen.

Der Begriff "Labyrinthdichtung" beschreibt eine Füllung oder Dichtung zwischen einem stationären Teil, der auch als Steg oder Stator bezeichnet wird und einem rotierenden Teil oder Rotor einer Maschine. Die Labyrinthdichtung schließt eine Reihe regulär be abstandeter Zähne ein, die sich um den Rotor oder Stator herum erstrecken. Die Zähne bilden einen drosselnden Spalt mit der ge genüberliegenden Wandung. Ein Gas oder Dampf passiert den dros selnden Spalt in einem Strahl, der auf den folgenden Zahn auf trifft, so daß eine Turbulenz in dem Gas oder Dampf geschaffen wird und die kinetische Energie stark vermindert wird. Grundle gende Arten von Labyrinthfüllungen oder -dichtungen für Dampf turbinen sind in einer Veröffentlichung zusammengefaßt, die unter dem Titel "The Leakage of Steam Through Labyrinth Seals" von Adolf Egli in "Transactions of The American Society of Mechani cal Engineers, Fuel and Steam Power" 57, 115-121 (1935) erschienen ist. Fig. 8 in dieser Veröffentlichung veranschaulicht schematisch zwei Arten gerade durchgehender Labyrinthdichtungen. Figur 9 veran schaulicht schematisch zwei Arten gestaffelter bzw. versetzt an geordneter Labyrinthdichtungen. Eine gestaffelte Dichtung ist eine Dichtungsart mit einer Reihe von Ausnehmungen, die von ei nem Element der Labyrinthdichtung gebildet wird. Die erste Art gestaffelter Dichtung hat stromaufwärts und stromabwärts gelege ne Seiten mit gleichem Durchmesser. Die zweite Art gestaffelter Dichtung hat stromaufwärts und stromabwärts gelegene Seiten mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung mit verschiedenen Durch messern. Fig. 1 in der vorliegenden Anmeldung gibt die erste Art gestaffelter Labyrinthdichtung der Fig. 9 der Veröffentli chung von Egli wieder.

Neue Arten von Labyrinthdichtungen sind in einer Studie mit dem Titel "Aerodynamic Performance of Conventional and Advanced Design Labyrinth Seals With Solid-Smooth, Abradable, and Honey comb Lands" von H. L. Stocker, D. M. Cox, und G. F. Holle be schrieben, die für die National Aeronautics and Space Admini stration, NASA Lewis Research Center, Contract NAS 3-20056, November 1977, ausgearbeitet wurde. Fig. 72 auf Seite 108 der Studie veranschaulicht schematisch eine abgestufte, optimierte fortgeschrittene Labyrinthdichten-Konfiguration von einem großen zu einem kleinen Durchmesser, die vier mit dem Rotor verbundene Zähne einschließt, die gegen die Richtung der Strömung eines Gases oder Dampfes geneigt sind. Fig. 81 auf Seite 117 der Studie ver anschaulicht schematisch eine abgestufte, optimierte, fortge schrittene Labyrinthdichten-Konfiguration von kleinem zu großem Durchmesser, die einen gekerbten Steg oder Stator und vier mit dem Rotor verbundene Zähne einschließt, die in Richtung der Strö mung eines Gases oder Dampfes geneigt sind. Die Fig. 2 und 3 der vorliegenden Anmeldung geben die Fig. 72 und 81 der NASA-Studie wieder. Die Fig. 2 und 3 nach dem Stande der Technik geben im wesentlichen die gleiche abgestufte Labyrinth dichtung wieder, wobei die Strömungsrichtung des Leckströmungs mittels umgekehrt ist und die Neigungsrichtung der Zähne gleicher maßen umgekehrt ist. Die experimentelle Studie zeigte, daß eine etwa 20-prozentige Verbesserung mit der neuen Art von Dichtung mit geneigten Zähnen erhalten wurde. Die Verbesserung hing teil weise von dem engen Spalt zwischen Rotor und Stator ab. Wegen der Nähe der geneigten Zähne und der Lippe der Kerben setzt die An wendung der beschriebenen neuen Ausführungsform die Dichtung axialen Reibungen während des Anfahrens einer Gas- oder Dampf turbine aus, weil während dieses Anfahrens große und diffenzierte axiale Bewegungen stattfinden. Dies trifft besonders auf eine Gasturbine zu, die innerhalb von etwa zehn Minuten Vollast errei chen kann. Es wird bemerkt, daß das Verhindern solcher axialer Reibungen, die durch die Anwesenheit der geneigten Zähne ver ursacht werden, durch Vergrößern der axialen Länge der Dichtung möglich ist, was ein unerwünschter Aspekt der neuen Labyrinth dichtungen mit geneigten Zähnen ist.

Ein Problem, das mit Bezug auf Labyrinthdichtungen und Gastur binen existiert, ist das folgende:
In einer modernen Gasturbine wird Kühlluft, die aus einem Kom pressor kommt, benötigt, um die Turbinenkomponenten innerhalb annehmbarer Temperaturgrenzen zu halten, damit sie ihre mecha nische Integrität beibehalten. Eine solche Kühlluft wird der stromabwärts gelegenen oder rückwärtigen Seite der Scheiben zu geführt. Ein geringer Teil dieser Kühlluft leckt beabsichtigt durch einen Raum zwischen der stationären stromabwärts gelegenen Düse und dem stromabwärts gelegenen rotierenden Abstandshalter zur vorderen Seite der folgenden Scheibe. Die beabsichtigte Leckströmung durch diesen Raum wird durch eine Labyrinthdichtung beschränkt, die durch den stromabwärts gelegenen Abstandshalter und ein Diaphragma gebildet wird, das mit der stromabwärts gele genen Düse verbunden ist. Bei der Labyrinthdichtung nach dem Stande der Technik übersteigt die Menge beabsichtigt leckender Kühlluft die Menge, die erforderlich ist, die vordere Seite der folgenden Scheibe zu kühlen. Wegen dieser zu starken Kühlströ mung aus dem Kompressor wird die Energieabgabe der Maschine als ganzes vermindert.

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Labyrinthdichtung zu schaffen, die die Menge an Leckströmung aus einem komprimierbaren Strömungsmittel zwischen stationären und rotierenden Teilen einer Maschine beträchtlich vermindert. So soll die Leckströmung eines heißen Gases zwischen stationären und rotierenden Teilen einer Turbomaschine vermindert werden. Auch soll die genannte Labyrinthdichtung den axialen Abstand der Dichtung nicht merklich vermindern und die axiale Länge der Dichtung nicht vergrößern.

Die zu schaffende Labyrinthdichtung soll eine Anzahl von Zähnen auf der Dichtung haben, um die Anzahl der Dichtungsdrosselungen beträchtlich zu vergrößern, ohne den axialen Abstand der Dichtung beträchtlich zu vermindern und ohne die axiale Länge der Dichtung zu vergrößern.

Und schließlich soll eine Labyrinthdichtung geschaffen werden, die die Menge an Leckströmung aus einem komprimierbaren Strö mungsmittel zwischen stationären und rotierenden Teilen einer Maschine beträchtlich vermindert, indem man eine Anzahl von Zäh nen sowohl am Dichtungsrotor als auch am Dichtungsstator anbringt, um die Anzahl der Drosselstellen sowohl des Dichtungsrotors als auch des Dichtungsstators zu erhöhen, ohne daß man den axialen Spalt der Dichtung beträchtlich vermindert und ohne daß man die axiale Länge der Dichtung vergrößert.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Labyrinthdichtungs- System geschaffen, um die Leckströmung aus einem komprimierbaren Strömungsmittel zwischen einem rotierenden Teil einer Maschine und einem stationären Teil der Maschine zu vermindern. Dabei ist ein Stator-Dichtungselement mit dem stationären Teil der Maschine und ein Rotor-Dichtungselement mit dem rotierenden Teil der Maschine verbunden. Das Rotor-Dichtungselement bildet mehrere gestaffelte bzw. versetzt angeordnete Ausnehmungen. Gerade lange Zähne, die mit dem Stator-Dichtungselement verbunden sind, bil den Drosselspalte mit den Bodenwandungen der gestaffelten Aus nehmungen des Rotor-Dichtungselementes, und kurze Zähne, die mit dem Stator-Dichtungselement verbunden sind und mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt sind, bilden Drosselspalte mit dem Rotor-Dichtungselement. Unterschneidungen können wahlweise von dem Rotor-Dichtungselement auf der strom abwärts gelegenen Seite der Ausnehmungen gebildet werden. Wahl weise gerade Zähne, die mit dem Rotor-Dichtungselement stromab wärts der Ausnehmungen verbunden sind, bilden Drosselspalte mit dem Stator-Dichtungselement. Die kurzen Zähne des Stator-Dich tungselementes können gegebenenfalls gerade sein. Wahlweise können alle Zähne in Richtung der Leckströmung geneigt sein. Die Konfigurationen von Rotor-Dichtungselement und Stator-Dich tungselement können umgekehrt sein.

Es wurde ein Test im Laboratorium mit einem maßstabgerechten Luftmodell des Dichtungssystems nach dem Stande der Technik, wie in Fig. 1A der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht, das beispielhaft ist für die derzeit in Gasturbinen der General Electric Company benutzten Dichtungskonfiguration und weiter mit erfindungsgemäßen Dichtungssystemen ausgeführt, wie sie in den Fig. 6, 7, 9, 10, 11 und 12 dargestellt sind. Die pro zentualen Verminderungen des Leck-Durchflusses für jedes der erfindungsgemäßen Dichtungssysteme verglichen mit dem Dichtungs system nach dem Stande der Technik gemäß Fig. 1A ist in der folgenden Tabelle angegeben:

Tabelle

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer gestaffelten bzw. ver setzt angeordneten Labyrinthdichtung nach dem Stande der Technik;

Fig. 1A eine Querschnittsansicht einer gestaffelten Labyrinth dichtung nach dem Stande der Technik, die analog der in Fig. 1 gezeigten Dichtung ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Dichtung von einem großen zu einem kleinen Durchmesser nach dem Stande der Technik;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Dichtung von einem kleinen zu einem großen Durchmesser nach dem Stande der Technik;

Fig. 4 eine schematische Seitenschnittansicht zweier Stufen einer Gasturbine mit absichtsvoll extrahierter Kühlströmung, die durch eine Labyrinthdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben ist;

Fig. 5 eine vereinfachte fragmentarische perspektivische Schnittansicht der in Fig. 4 gezeigten Labyrinthdich tung;

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt der in Fig. 5 gezeigten Labyrinthdichtung mit geraden langen Zähnen und geneig ten kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungs element zu einem gestaffelten Rotor erstrecken;

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdichtung mit geraden langen Zähnen und geneigten kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungselement zu einem unterschnittenen gestaffelten Rotor erstrecken;

Fig. 8 einen fragmentartigen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdichtung mit geneigtem langen Zahn und geneig tem kurzen Zahn, die sich von einem Rotor zu einem un terschnittenen gestaffelten Stator-Dichtungselement erstrecken;

Fig. 9 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdichtung mit geraden langen Zähnen und geneigten kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungselement aus und geraden Zähnen, die sich von einem gestaffelten Rotor aus erstrecken;

Fig. 10 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdichtung mit geraden langen Zähnen und geneigten kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungselement aus und geraden Zähnen, die sich von einem unterschnittenen gestaffelten Rotor aus erstrecken;

Fig. 11 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdich tung mit geraden langen Zähnen und geraden kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungselement aus und geraden Zähnen, die sich von einem gestaffelten Rotor aus erstrecken;

Fig. 12 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdich tung mit geraden langen Zähnen und geraden kurzen Zähnen, die sich von einem Stator-Dichtungselement aus und geraden Zähnen, die sich von einem unterschnit tenen gestaffelten Rotor aus erstrecken;

Fig. 13 einen fragmentartigen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdichtung mit geneigten langen Zähnen und ge neigten kurzen Zähnen, die sich von einem Rotor aus und geneigten Zähnen, die sich von einem unterschnit tenen gestaffelten Stator-Dichtungselement aus er strecken;

Fig. 14 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdich tung mit einem stromabwärts gelegenen Durchmesser, der größer ist als der stromaufwärts gelegene Durchmesser, einschließlich gerader Zähne und geneigter Zähne (letztere gestrichelt dargestellt) und

Fig. 15 einen schematischen Querschnitt einer Labyrinthdich tung mit einem stromaufwärts gelegenen Durchmesser größer als dem stromabwärts gelegenen Durchmesser, ein schließlich geraden Zähnen und gestrichelten geneigten Zähnen.

In der Zeichnung sind identische oder ähnliche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszahlen versehen.

Die Fig. 1, 1A, 2 und 3 veranschaulichen Dichtungssysteme nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 veranschaulicht eine gestaffelte Labyrinthdichtung 10 nach dem Stande der Technik, wie sie als gestaf felte Labyrinthdichtung zweiter Art der Fig. 9 der obigen Egli-Veröffentlichung gezeigt ist. Die Dichtung 10 schließt ein Dichtungselement 12 und ein weiteres Dichtungselement 14 ein, zwischen denen ein zusammenpreßbares Strömungsmittel hin durchgeht. Das Dichtungselement 14 bildet drei Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 18 die sich um die zylindrische Oberfläche 16 senkrecht zur Rotationsachse erstrecken. Die Vertiefungen 18 haben zylindrische Bodenwandungen 20, die parallel zur Rota tionsachse 13 liegen. Drei lange Zähne 22 sind mit einer zylin drischen Oberfläche 24 des Dichtungselementes 12 verbunden. Die zylindrischen Oberflächen 16 und 24 haben einen Abstand vonein ander, um ein Reiben zwischen den Dichtungselementen 12 und 14 zu vermeiden. Die langen Zähne 22 erstrecken sich senkrecht von der Oberfläche 24 bis zu einem Ort, der einen Abstand von den Bodenwandungen 20 hat, um einen drosselnden Abstand bzw. Spalt 26 dazwischen zu begrenzen. Vier kurze Zähne 28, die mit der zylindrischen Oberfläche 16 verbunden sind, sind senkrecht zur Rotationsachse 13 angeordnet und erstrecken sich bis zu einer Stelle, die einen Abstand von der zylindrischen Ober fläche 16 hat, um einen drosselnden Spalt 30 dazwischen zu be grenzen. Die drosselnden Spalten 26 und 30 lassen ein komprimier bares Strömungsmittel, wie ein Gas oder Dampfes in einem Düsenstrahl, passieren, um die Leckströmung durch die Dichtung 10 zu minimieren.

Fig. 1A veranschaulicht eine gestaffelte Labyrinthdichtung 11 nach dem Stande der Technik, die analog der in Fig. 1 gezeigten Dichtung ist. Lange Zähne 22 und kurze Zähne 28 haben Zahnspit zen 22 A bzw. 28 A, die auf beiden Seiten abgeschrägt sind, so daß die Zähne zentral angeordnete scharfe Kanten haben, die sich um die Dichtung herum erstrecken.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Labyrinth-Dichtungssysteme von einem großen zu einem kleinen bzw. von einem kleinen zu einem großen Durchmesser nach dem Stande der Technik. Beide Dichtungssysteme 34 und 36 schließen jeweils ein Rotor-Dichtungselement 38 ein, das um eine Rotationsachse drehbar ist sowie ein Stator-Dich tungselement 40, das zwischen Teilen von Stator und Rotor mit großem und kleinem Durchmesser montiert und zylindrisch abge stuft ist. Die Leckströmung eines Gases oder Dampfes im Dich tungssystem 34 ist durch den Pfeil 42 und im Dichtungssystem 36 durch den Pfeil 42 A angezeigt. Drei Vertiefungen, Nuten oder Unterschneidungen 44, die durch Lippen 46 in den Stufen jedes Stator-Dichtungselementes 40 begrenzt sind, öffnen sich in Richtung des Endes mit großem Durchmesser. Vier Zähne 48, die mit dem Rotor-Dichtungselement 38 verbunden sind, sind in der stromaufwärts gelegenen Richtung mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung 42 in Fig. 2 geneigt, und vier Zähne 50, die mit dem Rotor-Dichtungselement 38 verbunden sind, sind gleicherma ßen in Stromaufwärtsrichtung der Leckströmung 42 A in Fig. 3 ge neigt. Die Spitzen der geneigten Zähne 48 und 50 begrenzen drosselnde Spalte zwischen den Stufen der Stator-Dichtungsele mente 40.

Ein Dichtungssystem 52, das in Fig. 4 in Gesamtansicht und in den Fig. 5 und 6 im Detail dargestellt ist, weist ein Dichtungsdiaphragma 54 auf, das an einer stationären Düse 56 einer Gasturbine 58 montiert ist, die zwischen einem stromauf wärts gelegenen Turbinenrad 60 und einem stromabwärts gelegenen Turbinenrad 62 angeordnet ist, die jeweils Schaufeln 64 bzw. 66 aufweisen. Ein Abstandshalter 68 ist mit der Vorderseite der stromabwärts gelegenen Scheibe 62 verbunden. Der Kompressor- Extraktionskühlstrom 70 tritt durch die Rotationsachse 71 der Turbine in die Turbine 58 ein, verläuft radial nach außen in den Hohlraum 72 zwischen den stromaufwärts und stromabwärts ge legenen Scheiben 60 und 62, verläuft weiter radial nach außen zwischen der rückwärtigen Seite der stromaufwärts gelegenen Scheibe 60 und dem Abstandshalter 68 und verläuft schließlich nach außen zwischen der stromaufwärts gelegenen Schaufel 64 und der stromabwärts gelegenen Düse 56. Ein kreisförmiger Raum wird zwischen dem drehbaren Abstandshalter 68 und dem stationä ren Dichtungsdiaphragma 54 gebildet, durch den eine geringe beabsichtigte Kühlleckströmung, die durch den Pfeil 76 bezeich net ist, und von der Kompressor-Extraktionskühlströmung 76 ent nommen ist, zur Vorderseite der stromabwärts gelegenen Scheibe 62 verläuft. Das Dichtungssystem 52 ist detailliert in den Fig. 5 und 6 gezeigt, wo das Dichtungsdiaphragma 54 als Stator- Dichtungselement 78 erscheint und der Dichtungselementteil des Abstandshalters 68, das durch den Abstandshalter 74 begrenzt ist, als Rotor-Dichtungselement 80 erscheint.

Das Dichtungssystem 52 minimiert die Leckströmung des komprimier baren Strömungsmittels, das durch den Pfeil 76 veranschaulicht ist, vom stromaufwärts gelegenen Ende 82 des Dichtungssystems 52 zum stromabwärts gelegenen Ende 84 des Dichtungssystems 52. Die schematische Wiedergabe der Fig. 5 und 6 schließt ein Rotor-Dichtungselement 80 ein, das von einem Stator-Dichtungs element 78 umgeben ist und um eine Rotationsachse rotiert, die mit der Rotationsachse 71 der Turbine zusammenfällt. Die gegen überliegenden stromaufwärts und stromabwärts befindlichen Enden 82 und 84 des Dichtungssystems 52 haben gleichen Durchmesser.

Das Stator-Dichtungselement 78 hat eine zylindrische Oberfläche 86 parallel zur Rotationsachse 71 der Turbine. Das Rotor-Dich tungselement 80 hat eine zylindrische Oberfläche 88, die auch eine zylindrische Achse aufweist, die von gleicher Ausdehnung mit der Rotationsachse 71 der Turbine ist und von der zylindri schen Oberfläche 86 einen radialen Abstand 90 hat, um ein Rei ben zwischen dem Stator-Dichtungselement 78 und dem Rotor-Dich tungselement 80 zu vermeiden.

Vier Hohlräume 92, die durch das Rotor-Dichtungselement 80 gebildet werden, erstrecken sich um das Rotor-Dichtungselement 80 senkrecht zur Rotationsachse 71 in Intervallen mit Öffnungen an der zylindrischen Oberfläche 88. Die Anzahl der Hohlräume 92 und deren axialer Abstand kann in Abhängigkeit mit besonderen Anforderungen eines Dichtungssystems variieren. Jeder Hohlraum 92 ist im besonderen von einer zylindrischen Bodenwand 94 be grenzt, die mit der zylindrischen Oberfläche 88 ausgerichtet ist und von gegenüberliegenden, radial ausgerichteten stromauf wärts und stromabwärts gelegenen Wandungen 96 bzw. 98. Die Hohl räume 92 vergrößern die Turbulenz der Strömungsmittelströmung 76. Die zylindrische Bodenwandung 94 hat einen radialen Abstand 100 von der zylindrischen Oberfläche des Stator-Dichtungselementes 78, der größer ist als der Abstand 90.

Vier lange Zähne 102, die mit dem Stator-Dichtungselement 78 verbunden sind, und sich von der zylindrischen Oberfläche 86, die senkrecht zur Rotationsachse 71 der Turbine orientiert ist, erstrecken, haben scharfkantige Spitzen 104, die drosselnde Ab stände 106 mit der zylindrischen Oberfläche 88 des Rotor-Dich rungselementes 80 bilden. Vier kurze Zähne 108, die mit dem Stator-Dichtungselement 78 verbunden sind und sich um dessen zylindrische Oberfläche 86 erstrecken, wobei das Element 78 senkrecht zur Rotationsachse 71 orientiert ist, haben scharfkan tige Spitzen 110, die drosselnde Spalte 112 mit der zylindrischen Oberfläche 88 des Rotor-Dichtungselementes 80 bilden. Die kur zen Zähne 108 sind bezüglich der Richtung des Leckstromes 76 des Strömungsmittels in stromaufwärts weisender Richtung ge neigt. Die Basen aller langen Zähne 82 und kurzen Zähne 108 an der zylindrischen Oberfläche 86 haben einen allgemein gleichen Abstand voneinander, doch können diese Abstände in Überein stimmung mit besonderen Bedingungen variieren. Die zylindri sche Oberfläche 88 ist durch die Unterbrechung durch die Vertie fungen 92 in drei zentrale Abschnitte und zwei gegenüberliegen de Endabschnitte aufgeteilt. Jede Spitze 110 der drei zentralen kurzen Zähne der Zähne 108 ist allgemein im Zentrum jedes der drei zentralen Teile der zylindrischen Oberfläche 88 angeordnet. Jeder drosselnde Abstand 106 und 112 läßt Leckströmung in einem Strahl in den stromabwärts gelegenen Raum gelangen, um so die kinetische Energie des durchgelassenen Strömungsmittels wesent lich zu beseitigen.

Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfin dung, nämlich ein Dichtungssystem 114, das die Grundelemente des oben beschriebenen und in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Dichtungssystems 52 einschließt. Das Dichtungssystem 114 schließt weiter eine Nut oder Unterschneidung 116 ein, die sich an der stromabwärts gelegenen Seitenwand 98 A jeder Ausnehmung 92 öffnet. Im besonderen ist jede Unterschneidung 116 durch eine Lippe 118, die sich gleich mit der zylindrischen Oberfläche 88 des Rotor-Dichtungselementes 80 erstreckt, weiter eine radial ausgerichtete Wand 120 und eine zylindrische Bodenwand 122 defi niert, die die gleiche Ausdehnung wie die Bodenwand 94 jeder Ausnehmung 92 hat. Die Anwesenheit von Unterschneidungen 116 führt zu einer Zunahme der Turbulenz des Strömungsmittels 76 in den Hohlräumen 92.

Fig. 8 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfin dung, nämlich das Dichtungssystem 124, das lange Zähne 126 und kurze Zähne 128 einschließt, die mit einem Rotor-Dichtungsele ment 130 verbunden sind. Die langen und kurzen Zähne 126 und 128 sind entgegen der Strömungsmittelströmung 76 geneigt. Es sind nur jeweils ein langer Zahn 126 und ein kurzer Zahn 128 gezeigt, doch repräsentieren diese mehrere geneigte lange und kurze Zähne. Das Dichtungssystem 124 schließt ein Stator-Dichtungselement 132 ein, das mehrere Hohlräume bildet, die durch den Hohlraum 134 repräsentiert werden. Eine Unterschneidung 136 wird durch das Stator-Dichtungselement 132 an der stromabwärts gelegenen Wan dung des Hohlraumes 134 gebildet. Der lange Zahn 126 begrenzt einen drosselnden Abstand 138 mit der zylindrischen Bodenwand des Hohlraumes 134, und der kurze Zahn 128 begrenzt einen drosselnden Spalt 140 mit der zylindrischen Oberfläche 142 des Stator-Dichtungselementes 132.

Fig. 9 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfin dung, nämlich das Dichtungssystem 144, das die Grundelemente des oben beschriebenen und in Fig. 6 veranschaulichten Dich tungssystems 52 einschließt. Das Dichtungssystem 144 schließt weiter vier Zähne 146 ein, die mit der zylindrischen Oberfläche 88 des Rotor-Dichtungselementes 80 verbunden sind und sich um dieses Element 80 herum erstrecken, das senkrecht zur Rotations achse 71 orientiert ist. Im besonderen sind die Zähne 146 des Rotor-Dichtungselementes an ihren Basen mit stromabwärts gele genen Seitenwandungen 98 verbunden. Die Zähne 146 des Rotor- Dichtungselementes 80 haben scharfkantige Spitzen 148, die drosselnde Spalte 150 mit der zylindrischen Oberfläche 86 des Stator-Dichtungselementes 78 bilden. Die Zähne 146 des Rotor- Dichtungselementes und die langen Zähne 102 und die kurzen Zähne 108 des Stator-Dichtungselementes 78 haben an ihren Basen je weils einen Abstand voneinander. Die drosselnden Spalte 150 vermindern weiter die kinetische Energie der Leckströmung 76.

Fig. 10 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfin dung, nämlich das Dichtungssystem 152, das analog dem in Fig. 7 gezeigten Dichtungssystem 114 ist. Das Rotor-Dichtungselement 80 weist an den stromabwärts gelegenen Wandungen der Ausnehmungen 92 Unterschneidungen 153 auf. Vier Zähne 154 des Rotor-Dichtungs elementes 80 sind mit der zylindrischen Oberfläche 88 dieses Elementes 80 an den Unterschneidungen 153 verbunden und erstrec ken sich um die zylindrische Oberfläche 88 des Rotor-Dichtungs elementes 80, das senkrecht zur Rotationsachse 71 orientiert ist. Die Zähne 154 des Rotor-Dichtungselementes haben scharfkantige Spitzen 156, die drosselnde Spalte 158 mit der zylindrischen Oberfläche 86 des Stator-Dichtungselementes 78 bilden. Die dros selnden Spalte 158 vermindern die kinetische Energie der Leck strömung 76 weiter.

Fig. 11 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Er findung, nämlich das Dichtungssystem 160, das vier kurze gerade Zähne 162 einschließt, die mit der zylindrischen Oberfläche 86 des Stator-Dichtungselementes 78 verbunden sind und sich um diese Oberfläche herum erstrecken, wobei das Element 78 senkrecht zur Rotationsachse 71 orientiert ist und die Zähne 162 scharfkantige Spitzen 164 aufweisen, die drosselnde Spalte 166 mit der zylindri schen Oberfläche 88 des Rotor-Dichtungselementes bilden. Die kurzen Zähne 162 sind senkrecht zur Rotationsachse 71 orientiert. Das Dichtungssystem 160 schließt vier lange Zähne 168 analog den langen Zähnen 102 des Dichtungssystems 52 und vier Zähne 170 des Rotor-Dichtungselementes analog den Zähnen 146 des Dichtungs systems 144 ein. Die zylindrische Oberfläche 88 ist aufgrund ihrer Unterbrechung durch die Vertiefungen 92 in drei zentrale und zwei Endabschnitte unterteilt. Jede Spitze 164 der drei zen tralen kurzen Zähne 162 ist allgemein im Zentrum jedes der drei zentralen Abschnitte der zylindrischen Oberfläche 88 angeordnet. Jeder drosselnde Spalt und 166 läßt den Leckstrom 76 in einem Strahl in den stromabwärts gelegenen Raum, um im wesentli chen kinetische Energie des durchgelassenen Strömungsmittels zu beseitigen.

Fig. 12 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Er findung, nämlich das Dichtungssystem 172, das analog dem in Fig. 11 veranschaulichten Dichtungssystem 160 ist und Unter schneidungen 174 an der stromabwärts gelegenen Wandung von Aus nehmungen 92 enthält. Vier gerade Zähne 176 des Rotor-Dichtungs elementes sind analog den Zähnen 170 des Rotor-Dichtungselemen tes des Dichtungssystems 160 mit Lippen 178 der Unterschneidun gen 174 verbunden und erstrecken sich um die zylindrische Ober fläche 88 des Rotor-Dichtungselementes 80, das senkrecht zur Rotationsachse 71 orientiert ist. Die Zähne 176 des Rotor- Dichtungselementes, die langen Zähne 168 und die kurzen Zähne 162 haben an ihren Basen Abstände voneinander. Die Zähne 176 des Rotor-Dichtungselementes bilden drosselnde Spalte 180 mit der zylindrischen Oberfläche 86 des Stator-Dichtungselementes 78. Die drosselnden Spalte des Dichtungssystems 172 lassen Leck strömung 76 in einem Strahl in einen stromabwärts gelegenen Raum gelangen, um die kinetische Energie des durchgelassenen Strömungsmittels im wesentlichen zu beseitigen.

Fig. 13 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Er findung, nämlich das Dichtungssystem 182, das einen langen Zahn 184 und einen kurzen Zahn 186 zeigt, die jeweils mehrere Zähne repräsentieren, die mit einem Rotor-Dichtungselement 188 verbunden sind, das um die Rotationsachse 71 der Turbine ro tiert. Lange und kurze Zähne 184 und 186 sind mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung 76 stromaufwärts geneigt. Das Dichtungssystem 182 schließt ein Stator-Dichtungselement 190 ein, das mehrere Ausnehmungen aufweist, die durch die Aus nehmung bzw. Vertiefung 192 repräsentiert sind. Eine Unter schneidung 194 ist an der stromabwärts gelegenen Seite der Ausnehmung 192 des Stator-Dichtungselementes 190 ausgebildet. Ein Zahn 196 des Stator-Dichtungselementes repräsentiert mehre re solche Zähne, die an der Lippe 198 der Unterschneidung 194 mit dem Stator-Dichtungselement 190 verbunden sind. Der Zahn 196 des Stator-Dichtungselementes ist mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung 76 stromaufwärts geneigt. Die langen Zähne 184 bilden drosselnde Spalte mit den zylindrischen Bo denwandungen der Ausnehmungen 192, die kurzen Zähne 196 bilden drosselnde Spalte mit der zylindrischen Oberfläche des Rotor- Dichtungselementes 188 und die Zähne 186 bilden drosselnde Spalte mit der zylindrischen Oberfläche des Stator-Dichtungs elementes 190. Die drosselnden Spalte des Dichtungssystems 182 lassen Leckströmung 76 in einem Strahl in einen stromabwärts gelegenen Raum durch, um die kinetische Energie des durchge lassenen Strömungsmittels im wesentlichen zu beseitigen.

Die vorstehend beschriebenen Dichtungssysteme haben gegenüber liegende stromaufwärts und stromabwärts gelegene Enden des gleichen Durchmessers. Die oben beschriebenen Dichtungssysteme können auf Rotor-Dichtungselemente und Stator-Dichtungselemente auch für viele andere Anwendungen als für den Abstandshalter 68 und die Düse 73 einer Gasturbine 58 eingesetzt werden. Diese Anwendungen können zum Beispiel Dichtungen einschließen, die gegenüberliegende Enden mit unterschiedlichen Durchmessern ha ben, wie im folgenden beschrieben.

Fig. 14 veranschaulicht ein Dichtungssystem 202 mit einem Stator-Dichtungselement 204 mit gegenüberliegenden stromauf wärts und stromabwärts angeordneten Enden 206 bzw. 208 und ei nem Rotor-Dichtungselement 210, das gegenüberliegenden strom aufwärts und stromabwärts befindliche Enden 212 bzw. 214 auf weist. Die stromaufwärts gelegenen Enden 206 und 212 haben geringere Durchmesser als die stromabwärts gelegenen Enden 208 und 214. Die Leckströmung 216 tritt an den Enden 206 und 212 mit geringem Durchmesser in das Dichtungssystem 202 ein und strömt durch die Dichtung zu den Enden 208 und 214 mit großem Durchmesser. Die Oberfläche des Stator-Dichtungselementes 204 erstreckt sich zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Elementen 206 und 208 über vier zylindrische Stufen mit zylindrischen Oberflächen parallel zur Rotationsachse der Vorrichtung, um in drei Stufen die Durchmesserunterschiede einzustellen. Gleichermaßen erstreckt sich die Oberfläche des Rotor-Dichtungselementes 210 zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden 212 und 214 über vier zylindri sche Stufen 224, die zylindrische Oberflächen aufweisen, die parallel zur Rotationsachse verlaufen, um in drei Stufen die Durchmesserunterschiede einzustellen. Die Oberflächen der Stufen 222 und 224 haben Abstände voneinander. Drei ringförmi ge Stufen 226, die als radial ausgerichtete Wandungen ausgebil det sind, erstrecken sich zwischen den Stufen 222 des Stator- Dichtungselementes 204, und drei ringförmige Stufen 228, die als radial ausgerichtete Wandungen ausgebildet sind, erstrecken sich zwischen den Stufen 224 des Rotor-Dichtungselementes 206. Wahlweise Unterschneidungen 229 sind an den Flächen der radial ausgerichteten Wandungen 228 vorgesehen.

Zähne 230, die bei den Stufen 222 mit dem Stator-Dichtungsele ment 204 verbunden sind, bilden drosselnde Spalte mit Stufen 224, um die kinetische Energie der durchgelassenen Leckströmung im wesentlichen zu beseitigen. Zähne 232, die bei den Stufen 224 mit dem Rotor-Dichtungselement 210 verbunden und an den Lippen 228 angeordnet sind, bilden drosselnde Spalte mit den Stufen 222, um die kinetische Energie der durchgelassenen Leck strömung im wesentlichen zu beseitigen.

Stator-Zähne 230 und Rotor-Zähne 232 sind senkrecht zur Rich tung der Leckströmung 216 angeordnet. Alternativ können Stator- Zähne 230 A und Rotor-Zähne 232 A im Winkel in stromaufwärts an geordneter Richtung mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung angeordnet sein, wie durch die strichpunktierten Linien veran schaulicht.

Fig. 15 zeigt ein Dichtungssystem 220, das analog dem Dichtungs system 202 ist und eine Leckströmung 236 hat, die von der Seite mit großem Durchmesser in das Dichtungssystem eintritt und zu der Seite mit geringem Durchmesser verläuft. Zähne 240, die bei Stufen 222 mit dem Stator-Dichtungselement 204 verbunden sind, bilden drosselnde Spalte mit Stufen 224, um die kineti sche Energie der durchgelassenen Leckströmung im wesentlichen zu beseitigen. Zähne 242, die bei Stufen 224 mit dem Rotor- Dichtungselement 206 verbunden sind, bilden drosselnde Spalte mit Stufen 222, um die kinetische Energie der durchgelassenen Leckströmung im wesentlichen zu beseitigen.

Stator-Zähne 240 und Rotor-Zähne 242 sind senkrecht zur Rich tung der Leckströmung 236 orientiert. Alternativ können die Stator-Zähne 240 A und die Rotor-Zähne 242 A einen Winkel strom aufwärts mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung haben, wie strichpunktiert dargestellt.

Die schematische Darstellung der Fig. 6 zeigt den Rotor 80 umgeben von Stator-Dichtungselement 78. Alternativ kann ein Stator von einem Rotor umgeben sein und die verschiedenen Dichtungssysteme, die in der vorliegenden Anmeldung beschrie ben wurden, können so angeordnet sein, daß sie einer solchen Konfiguration angepaßt sind.

Die Anzahl der Zähne und die Abstände dazwischen können in Übereinstimmung mit besonderen Anforderungen eines Dichtungs systems variieren.

Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Labyrinth dichtungen vermindern beträchtlich die Leckströmung eines komprimierbaren Gases zwischen den stationären und rotierenden Teilen einer Gasturbine. Darüber hinaus wird die Verminderung der Leckströmung ohne merkliche Verminderung im axialen Spalt der Dichtung und ohne Zunahme in der axialen Länge der Dich tung erreicht. Wie oben ausgeführt, erreicht man dies durch Hinzufügen einer Anzahl von Zähnen auf entweder den rotieren den oder stationären Elementen oder beiden der Dichtung. Darüber hinaus sind die Dichtungssysteme mit verschiedenen Kombinationen geneigter und gerader Zähne mit gestaffelten Ausnehmungen ausgebildet. Die Zähne können in grundlegenden Systemen sowohl auf gerade durchgehende Leckströmung als auch eine Leckströmung von einem großen zu einem kleinen Durchmes ser oder von einem kleinen zu einem großen Durchmesser ange wendet werden.

Claims

1. Dichtungssystem zum Vermindern der Leckströmung eines kom primierbaren Strömungsmittels zwischen einem rotierenden Teil einer Maschine, der mit Bezug auf einen stationären Teil der Maschine rotiert, wobei das System in Kombination um faßt:
ein erstes Dichtungselement mit einer ersten zylindrischen Oberfläche, wobei dieses erste Dichtungselement zum Verbin den mit einem der Teile der Maschine ausgebildet ist,
ein zweites Dichtungselement mit einer zweiten zylindrischen Oberfläche, die parallel und in einem ersten radialen Ab stand von der ersten zylindrischen Oberfläche angeordnet ist, wobei das zweite Dichtungselement zum Verbinden mit dem an deren Teil der Maschine ausgebildet ist,
eine dritte zylindrische Oberfläche, die von dem ersten Dich tungselement in einem zweiten radialen Abstand von der zwei ten zylindrischen Oberfläche gebildet wird, wobei der zweite radiale Abstand größer als der erste radiale Abstand ist und die dritte zylindrische Oberfläche und das erste Dichtungsele ment Ausnehmungen zur Erhöhung der Turbulenz der Leckströmung bilden,
eine erste Drosseleinrichtung, die mit der zweiten zylindri schen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden ist und einen ersten Drosselspalt mit der dritten zylindrischen Oberfläche bildet, so daß der die kinetische Energie der durch gelassenen Leckströmung im wesentlichen beseitigt, und eine zweite Drosseleinrichtung, die mit der zweiten zylindri schen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden ist und einen zweiten Drosselspalt mit der ersten zylindrischen Oberfläche bildet, um die kinetische Energie des durchgelasse nen Leckstromes im wesentlichen zu beseitigen, wobei die zwei te Drosseleinrichtung mit Bezug auf die Richtung der Leckströ mung stromaufwärts geneigt ist.

2. Dichtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung entgegengesetzte stromaufwärts und stromabwärts gelegene Seiten aufweist und weiter eine Unterschneidung einschließt, die durch das erste Dichtungselement auf der stromabwärts gelegenen Seite gebildet wird, wobei diese Unterschneidung zur weiteren Erhöhung der Turbulenz der Leckströmung innerhalb der Ausnehmung dient.

3. Dichtungssystem nach Anspruch 1, das weiter eine dritte Dros seleinrichtung einschließt, die mit der ersten zylindrischen Oberfläche des ersten Dichtungselementes an der Unterschnei dung verbunden ist und einen dritten Drosselspalt mit der zwei ten zylindrischen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes bildet, wobei die dritte Drosseleinrichtung die kinetische der Energie der durchgelassenen Leckströmung weiter vermindert.

4. Dichtungssystem nach Anspruch 1, worin die erste Drosselein richtung mehrere erste Zähne einschließt, die mit der zwei ten zylindrischen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden sind und sich um die genannte Oberfläche herum er strecken, wobei jeder der ersten Zähne eine erste Spitze ein schließt, die einen Abstand von der dritten zylindrischen Oberfläche des ersten Dichtungselementes hat, und jede erste Spitze mit der genannten dritten zylindrischen Oberfläche einen ersten Drosselspalt bildet.

5. Dichtungssystem nach Anspruch 4, worin die zweite Drosselein richtung mehrere zweite Zähne einschließt, die mit der zwei ten zylindrischen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden sind und sich um diese Oberfläche herum erstrecken, wobei jeder der zweiten Zähne eine zweite Spitze im Abstand von der ersten zylindrischen Oberfläche aufweist und die zwei te Spitze und die erste zylindrische Oberfläche den zweiten Dichtungsspalt bilden, wobei die zweiten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt sind.

6. Dichtungssystem nach Anspruch 5, worin die Ausnehmungseinrichtung das erste Dichtungselement einschließt, das mehrere beabstandete Ausnehmungen bildet, die sich um die erste zylindrische Oberfläche herum erstrecken, wobei jede der Ausnehmungen durch die dritte zylindrische Oberfläche und mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung entgegengesetzte stromaufwärts und stromabwärts befindliche Seitenwandungen gebildet wird.

7. Dichtungssystem nach Anspruch 6, worin die Unterschneidungseinrichtung das erste Dichtungselement einschließt, das eine Unterschnei dung an der stromabwärts gelegenen Seitenwand jeder der Aus nehmungen bildet, wobei jede Unterschneidung durch eine Lippe, die von gleicher Ausdehnung ist wie die erste zylindri sche Oberfläche, eine stromabwärts gelegene Seitenwand und eine Bodenwand gebildet wird, die mit der Bodenwand der Aus nehmung ausgerichtet ist.

8. Dichtungssystem nach Anspruch 7, worin die dritte Drossel einrichtung mehrere dritte Zähne einschließt, die an der ge nannten Lippe mit dem ersten Dichtungselement verbunden sind, wobei jeder der dritten Zähne eine dritte Spitze aufweist, die einen dritten Drosselspalt mit der zweiten zylindrischen Ober fläche bildet.

9. Dichtungssystem nach Anspruch 8, worin die mehreren ersten Zähne senkrecht zur Richtung der Leckströmung orientiert sind.

10. Dichtungssystem nach Anspruch 8, worin die mehreren ersten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromauf wärts geneigt sind.

11. Dichtungssystem nach Anspruch 8, worin die mehreren dritten Zähne senkrecht zur Richtung der Leckströmung orientiert sind.

12. Dichtungssystem nach Anspruch 8, worin die mehreren dritten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromauf wärts geneigt sind.

13. Dichtungssystem nach Anspruch 1, worin das erste Dichtungs element ein Rotor-Dichtungselement und das zweite Dichtungs element ein Stator-Dichtungselement ist.

14. Dichtungssystem nach Anspruch 1, worin das erste Dichtungs element ein Stator-Dichtungselement und das zweite Dichtungs element ein Rotor-Dichtungselement ist.

15. Dichtungssystem nach Anspruch 1, worin das erste Dichtungs element gegenüberliegende erste stromaufwärts und stromab wärts gerichtete zylindrische Enden mit den gleichen Durch messern wie die erste zylindrische Oberfläche aufweist und das zweite Dichtungselement gegenüberliegende zweite strom aufwärts und stromabwärts gelegene zylindrische Enden mit den gleichen Durchmessern aufweist wie die zweite zylindri sche Oberfläche.

16. Dichtungssystem zum Vermindern der Leckströmung eines kom primierbaren Strömungsmittels zwischen einem rotierenden Teil einer Maschine, das mit Bezug auf ein stationäres Teil der Maschine rotiert, umfassend in Kombination:
ein erstes Dichtungselement mit einer ersten zylindrischen Oberfläche, wobei das erste Dichtungselement zur Verbindung mit einem der Maschinenteile ausgebildet ist,
ein zweites Dichtungselement mit einer zweiten zylindrischen Oberfläche parallel und in einem ersten radialen Abstand zur ersten zylindrischen Oberfläche, wobei das zweite Dichtungs element mit dem anderen der Maschinenteile verbunden ist,
eine dritte zylindrische Oberfläche, die von dem ersten Dich tungselement in einem zweiten radialen Abstand von der zwei ten zylindrischen Oberfläche gebildet ist, wobei der zweite radiale Abstand größer ist als der erste radiale Abstand und die dritte zylindrische Oberfläche und das erste Dichtungs element eine Ausnehmung zur Vergrößerung der Turbulenz der Leckströmung bilden,
eine erste Drosseleinrichtung, die mit der zweiten zylindri schen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden ist und einen ersten Drosselspalt mit der dritten zylindrischen Oberfläche bildet, um die kinetische Energie der durchgelas senen Leckströmung im wesentlichen zu beseitigen,
eine zweite Drosseleinrichtung, die mit der zweiten zylindri schen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes verbunden ist und einen zweiten Drosselspalt mit der ersten zylindrischen Oberfläche bildet, um die kinetische Energie des durchgelasse nen Leckstromes im wesentlichen zu beseitigen und
eine dritte Drosseleinrichtung, die mit dem ersten Dichtungs element an der genannten Ausnehmung verbunden ist und einen dritten Drosselspalt mit der zweiten zylindrischen Oberfläche bildet, um die kinetische Energie des durchgelassenen Leck stromes zu vermindern.

17. Dichtungssystem nach Anspruch 16, worin die Ausnehmung mit Bezug auf den Leckstrom entgegengesetzte stromaufwärts und stromabwärts gelegene Seiten hat und weiter eine Unterschnei dung aufweist, die von dem ersten Dichtungselement auf der stromabwärts gelegenen Seite gebildet wird und die Ausnehmung die Turbulenz der Leckströmung innerhalb der Ausnehmung wei ter erhöht.

18. Dichtungssystem nach Anspruch 17, worin die erste Drosselein richtung mehrere erste Zähne einschließt, die mit der zweiten zylindrischen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes ver bunden sind und sich um diese Oberfläche herum erstrecken, wo bei jeder der mehreren ersten Zähne eine erste Spitze ein einschließt, die einen Abstand von der dritten zylindrischen Oberfläche des ersten Dichtungselementes hat und die erste Spitze und die dritte zylindrische Oberfläche den ersten Drosselspalt bilden.

19. Dichtungssystem nach Anspruch 18, worin die zweite Drosselein richtung mehrere zweite Zähne einschließt, die mit der zweiten zylindrischen Oberfläche des zweiten Dichtungselementes ver bunden sind und sich um diese Oberfläche herum erstrecken, wo bei jeder der mehreren zweiten Zähne eine zweite Spitze im Abstand von der ersten zylindrischen Oberfläche einschließt und die zweite Spitze und die erste zylindrische Oberfläche den zweiten Drosselspalt bilden und die zweiten Zähne mit Be zug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt sind.

20. Dichtungssystem nach Anspruch 19, worin die Ausnehmungsein richtung das erste Dichtungselement einschließt, das mehrere beabstandete Ausnehmungen bildet, die sich um die erste zylindri sche Oberfläche herum erstrecken, wobei jede der mehreren Ausnehmungen mit einer zylindrischen Bodenwand und mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung gegenüberliegenden strom aufwärts und stromabwärts befindlichen Seitenwandungen ge bildet wird.

21. Dichtungssystem nach Anspruch 20, worin die Unterschneidungs einrichtung das erste Dichtungselement einschließt, das an der stromabwärts gelegenen Seitenwand jeder der mehreren Ausnehmungen eine Unterschneidung bildet, wobei jede Unter schneidung durch eine mit der ersten zylindrischen Oberflä che koextensive Lippe, eine stromabwärts gelegene Seitenwand und eine Bodenwand gebildet wird, die mit der Bodenwand der Ausnehmung ausgerichtet ist.

22. Dichtungssystem nach Anspruch 21, worin die dritte Drossel einrichtung mehrere dritte Zähne einschließt, die an der genannten Lippe mit dem ersten Dichtungselement verbunden sind, wobei jeder der mehreren dritten Zähne eine dritte Spitze hat, die mit der zweiten zylindrischen Oberfläche den dritten Drosselspalt bildet.

23. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren ersten Zähne senkrecht zur Richtung der Leckströmung orientiert sind.

24. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren zwei ten Zähne senkrecht zur Richtung der Leckströmung orientiert sind.

25. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren ersten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromauf wärts geneigt sind.

26. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren zwei ten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt sind.

27. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren drit ten Zähne senkrecht zur Richtung der Leckströmung orientiert sind.

28. Dichtungssystem nach Anspruch 22, worin die mehreren drit ten Zähne mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt sind.

29. Dichtungssystem nach Anspruch 16, worin das erste Dichtungs element ein Rotor-Dichtungselement ist und das zweite Dich tungselement ein Stator-Dichtungselement.

30. Dichtungssystem nach Anspruch 16, worin das erste Dichtungs element ein Stator-Dichtungselement und das zweite Dichtungs element ein Rotor-Dichtungselement ist.

31. Dichtungssystem nach Anspruch 16, worin das erste Dichtungs element gegenüberliegende erste, stromaufwärts und stromab wärts gelegene zylindrische Enden mit dem gleichen Durchmes ser wie die erste zylindrische Oberfläche hat und das zweite Dichtungselement gegenüberliegende zweite stromaufwärts und stromab wärts gelegene zylindrische Enden mit dem gleichen Durchmes ser wie die zweite zylindrische Oberfläche hat.

32. Dichtungssystem zum Vermindern der Leckströmung eines kom primierbaren Strömungsmittels zwischen einem rotierenden und einem stationären Teil einer Maschine, umfassend in Kombi nation:
ein erstes Dichtungselement mit gegenüberliegenden stromauf wärts und stromabwärts befindlichen zylindrischen ersten Enden mit verschiedenen Durchmessern, wobei das erste Dich tungselement eine erste Oberfläche hat, die sich zwischen dem ersten stromaufwärts und dem ersten stromabwärts gelegenen Ende erstreckt und das erste Dichtungselement zum Verbinden mit einem der Teile der Maschine ausgebildet ist,
ein zweites Dichtungselement mit gegenüberliegenden stromauf wärts und stromabwärts befindlichen zylindrischen zweiten Enden mit verschiedenen Durchmessern, wobei das zweite Dich tungselement eine zweite Oberfläche hat, die sich zwischen dem stromaufwärts gelegenen und stromabwärts gelegenen zwei ten Ende erstreckt und das zweite Dichtungselement zur Ver bindung mit dem anderen der Maschinenteile ausgebildet ist,
eine erste zylindrische Stufeneinrichtung, die an der ersten Oberfläche durch das erste Dichtungselement gebildet ist, um in einer ersten Vielzahl abgestufter Abschnitte die Durch messer des ersten Dichtungselementes zwischen den zweiten, stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden einzustellen,
eine zweite zylindrische Stufeneinrichtung, die von dem zweiten Dichtungselement gebildet wird, um in einer zweiten Vielzahl abgestufter Abschnitte die Durchmesser des zweiten Dichtungselementes zwischen den zweiten, stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden einzustellen,
eine erste Drosseleinrichtung, die mit der ersten zylindri schen Stufeneinrichtung des ersten Dichtungselementes ver bunden ist und einen ersten Drosselspalt mit der zweiten zylindrischen Stufeneinrichtung bildet, um die kinetische Energie des durchgelassenen Leckstromes im wesentlichen zu beseitigen und
eine zweite Drosseleinrichtung, die mit der zweiten zylindri schen Stufeneinrichtung des zweiten Dichtungselementes ver bunden ist und einen zweiten Drosselspalt mit der ersten zy lindrischen Stufeneinrichtung bildet, um die kinetische Ener gie des durchgelassenen Leckstromes im wesentlichen zu be seitigen.

33. Dichtungssystem nach Anspruch 32, worin die erste und die zweite Drosseleinrichtung mindestens einen ersten Zahn und mindestens einen zweiten Zahn einschließt, die mit der ersten bzw. zweiten zylindrischen Stufeneinrichtung verbunden sind und sich um diese herum erstrecken, wobei der mindestens eine erste Zahn und der mindestens eine zweite Zahn erste bzw. zweite Drosselspalte mit der zweiten bzw. ersten zy lindrischen Stufeneinrichtung bildet.

34. Dichtungssystem nach Anspruch 33, worin die erste Vielzahl abgestufter Abschnitte eine erste Vielzahl radial ausgerich teter Wandungen ist, die als Ringe ausgebildet sind und die zweite Vielzahl abgestufter Abschnitte eine zweite Vielzahl radial ausgerichteter Wandungen ist, die als Ringe ausgebil det sind.

35. Dichtungssystem nach Anspruch 34, weiter eine Unterschnei dungseinrichtung einschließend, die durch das erste Dich tungselement an der ersten Vielzahl von Wandungen gebildet ist, um die Turbulenz der Strömung zu erhöhen.

36. Dichtungssystem nach Anspruch 35, worin der mindestens eine erste Zahn an der ersten Vielzahl von Wandungen angeordnet ist.

37. Dichtungssystem nach Anspruch 36, worin der mindestens eine erste Zahn senkrecht zur Richtung der Leckströmung orien tiert ist.

38. Dichtungssystem nach Anspruch 36, worin der mindestens eine erste Zahn mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt ist.

39. Dichtungssystem nach Anspruch 33, worin der mindestens eine zweite Zahn senkrecht zur Richtung der Leckströmung orien tiert ist.

40. Dichtungssystem nach Anspruch 33, worin der mindestens eine zweite Zahn mit Bezug auf die Richtung der Leckströmung stromaufwärts geneigt ist.

41. Dichtungssystem nach Anspruch 32, worin das erste und zweite stromaufwärts gelegene zylindrische Ende größer ist als das erste und zweite stromabwärts gelegene Ende.

42. Dichtungssystem nach Anspruch 32, worin das erste und zweite stromaufwärts gelegene zylindrische Ende kleiner als das erste und zweite stromabwärts gelegene Ende ist.