EP1167696B1 - Labyrinth seal for a rotating shaft - Google Patents
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- EP1167696B1 EP1167696B1 EP01112342A EP01112342A EP1167696B1 EP 1167696 B1 EP1167696 B1 EP 1167696B1 EP 01112342 A EP01112342 A EP 01112342A EP 01112342 A EP01112342 A EP 01112342A EP 1167696 B1 EP1167696 B1 EP 1167696B1
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- labyrinth seal
- sealing strips
- rotor
- stator
- relief
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
Definitions
- the invention is a labyrinth seal for rotor and Stator labyrinths according to the preamble of claim 1.
- Labyrinth seals as a seal between rotating and static Parts of axial flow machines are generally known from the prior art Technology known.
- the published documents DE-A1-35 23 469, EP-A1-982 475, EP-A1-799 973 or EP-A1-943 784 describe such Turbo machines with sealing strips and those in between Labyrinths in different designs.
- These sealing strips are usually caulked into a circumferential groove of the rotor or stator, as can also be seen, for example, in FIG. 1 of EP-A1-982 475.
- there is different ways of designing the labyrinth seal So there are single and double seals. Especially with big ones Pressure differences can also be several over the length of the Labyrinths distributed sealing strips are used.
- the geometric arrangement of the Sealing strips limited to the rotor or stator.
- the thermal load on the sealing strips is due to the changing temperature fields and the resulting Temperature gradients very high. This leads above all to the surface thermal stresses and thus cyclical fatigue.
- the circumferential grooves act as notches that the axial Increase the stress component.
- the entire labyrinth can be increased, for example Labyrinth section and appropriately designed transition radii from remaining component are set down, especially the first and the last groove relieved.
- the other grooves have a certain relief effect due to the adjacent grooves achieved, i.e. the notch factor of a groove inside such an arrangement of several grooves is smaller than that of a single one free-standing groove of the same geometry.
- relief grooves can therefore not be optimally arranged in any way.
- such statements lead to the relocation of the problems and not to a solution.
- deeper cuts should be avoided in order to avoid swirling of the leakage flow in these cuts and the associated heating of the flowing medium.
- individual relief grooves which are the same depth or deeper than the sealing strip grooves, generally have a worse notch factor than the sealing strips, so that the fatigue problem is shifted to the relief groove. This is very undesirable, especially for seals on shafts.
- the aim of this invention is to avoid the disadvantages mentioned.
- the Invention solves the problem of a known labyrinth seal optimize that the thermal stresses or deformations between two sealing strips can be checked in a targeted manner, thereby avoiding the above to avoid the damage mechanisms mentioned, and that an additional The component is heated by swirling the leakage flow can be avoided.
- this is done in a labyrinth seal according to the Preamble of claim 1 achieved in that the axial rigidity of the Rotor or stator between the two sealing strips is largely continuous.
- a flat relief groove embedded between two sealing strips which over a larger one Extends the area between the two adjacent sealing strips. It is also conceivable to provide a plurality of flat relief grooves, the Length spread is correspondingly smaller. In a preferred one Embodiment, the depth of the relief grooves is reduced to the extent that there is only a corrugated surface between the two neighboring ones Sealing strip results. In this way, the task can be advantageous can be solved, the increased number of relief grooves a very targeted voltage reduction enables. Stiffness jumps between the Grooves and the rotor or stator are avoided or become as small as kept possible. This advantageously reduces the notch factor.
- the previously known depths can also be used Relief grooves are used, provided that they are filled with a filler consists of a suitable elastic material, are filled.
- a filler consists of a suitable elastic material
- the measure serves the same purpose, as stated above, of controlled Distribution of the axial tension evenly on the rotor or Stator section between two sealing strips.
- the Relief grooves may be completely or partially filled with the filling material.
- the same wire can be used as filler material, which is also used for caulking the sealing strips.
- any material - preferably in wire form - can be used, which at the operating temperature of the seal the required elasticity and Shows long-term durability.
- All embodiments are also advantageous because, in addition to the improved voltage absorption or distribution, a defective Avoid eddy formation in the labyrinth or within the relief grooves. Such vortex formation can lead to undesirable heating of the Flow medium and thus the entire rotor or stator section to lead.
- FIGS. 1 to 4 Is shown in all Figures 1 to 4, a turbine blade 8 of a thermal Turbo machine with a rotor or stator 1. It is the Turbine blade 8 around a guide or moving blade. Located in all figures on the rotor or stator 1 sealing strip 2, which in a Sealing strip groove 3 embedded in the rotor or stator 1 or caulked and fastened with a caulking wire 4. The sealing strips 2 are arranged opposite the turbine blade 8. In all figures 1 to 4 are 2 relief grooves between the two sealing strips shown 6 arranged. According to the invention occur in the axial rigidity of the rotor or stator 1 despite the existing relief grooves 6 between the two Sealing strip 2 no big jumps and the axial rigidity is in the essentially steady.
- FIG. 1 This is achieved in FIG. 1 by a single flat relief groove 6, which extends over a large area between the two sealing strips 2 extends.
- FIG Relief grooves 6 arranged.
- the ratio of depth to axial distance the relief grooves 6 must correspond to the respective load situation of the labyrinth can be optimized.
- the maximum depth of relief grooves 6 is at the depth of the sealing strip groove 3.
- To meet the requirement of constant axial To satisfy rigidity should optimally be the depth of the relief grooves 6 lie between 25% and 50% of the depth of the sealing strip groove 3.
- the goal Such an optimization is the transient axial deformation of the Labyrinth section as evenly as possible on the actual sealing strip groove 3 and to divide the relief grooves 6. This will strain the Sealing strip groove 3 reduces the relief grooves 6 without comparison to burden excessively.
- FIG. 3 shows a further embodiment of the invention Relief grooves 6.
- the relief grooves 6 are so flat and accordingly numerous that there is only a corrugated surface between the sealing strip 2 on the rotor or stator 1 results.
- FIG. 4 shows a further embodiment of the invention Relief grooves 6, with which deeper grooves 6 can also be used.
- the relief grooves 6 are wholly or partially with a filler material 7 filled, both possibilities in the relief grooves 6 of FIG. 4 are visible.
- the caulking wire 4 of the sealing strip grooves 3 can this material can be caulked into the relief grooves 6.
- the filling material with regard to the elastic Properties and the coefficient of thermal expansion can do that Deformation behavior of the filled relief groove 6 and thus the axial Rigidity of the labyrinth area can be controlled within certain limits.
- the same wire can be used as filler material, which is also used for caulking the sealing strips.
- any material - preferably in the form of a wire - can be used, that the required elasticity at the operating temperature of the seal and Shows long-term durability.
- the filling material also makes it possible the deeper relief grooves known from the prior art use without tightening the cyclical Lifetime problem occurs.
- the same wire can be used, which is also used for caulking the sealing strips is used.
- any material - preferably in Wire shape - can be used because at the operating temperature of the seal shows the required elasticity and long-term durability.
Description
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Labyrinthdichung für Rotor- und
Statorlabyrinthe gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is a labyrinth seal for rotor and
Stator labyrinths according to the preamble of
Labyrinthdichtungen als Abdichtung zwischen rotierenden und statischen Teilen axialer Strömungsmaschinen sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Die Offenlegungsschriften DE-A1-35 23 469, EP-A1-982 475, EP-A1-799 973 oder EP-A1-943 784 beschreiben derartige Turbomaschinen mit Dichtstreifen und sich dazwischen befindenden Labyrinthen in verschiedenen Ausführungsformen. Diese Dichtstreifen sind üblicherweise in eine umlaufende Nut des Rotors oder Stators eingestemmt, wie dies beispielsweise auch in der Figur 1 der EP-A1-982 475 sichtbar ist. Je nach der Druckdifferenz, welche über die Dichtungsstreifen herrscht, gibt es verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung der Labyrinthdichtung. So existieren einfache und doppelte Dichtungen. Gerade bei grossen Druckdifferenzen können als Dichtungen auch mehrere über die Länge des Labyrinths verteilte Dichtstreifen eingesetzt werden.Labyrinth seals as a seal between rotating and static Parts of axial flow machines are generally known from the prior art Technology known. The published documents DE-A1-35 23 469, EP-A1-982 475, EP-A1-799 973 or EP-A1-943 784 describe such Turbo machines with sealing strips and those in between Labyrinths in different designs. These sealing strips are usually caulked into a circumferential groove of the rotor or stator, as can also be seen, for example, in FIG. 1 of EP-A1-982 475. ever according to the pressure difference that prevails over the weather strips, there is different ways of designing the labyrinth seal. So there are single and double seals. Especially with big ones Pressure differences can also be several over the length of the Labyrinths distributed sealing strips are used.
Aufgrund von verschiedenen Faktoren ist die geometrische Anordnung der Dichtstreifen auf dem Rotor oder Stator beschränkt. Bei instationären Vorgängen, also beispielsweise beim An- oder Abfahren oder bei Lastwechseln, ist die thermische Belastung an den Dichtstreifen aufgrund der wechselnden Temperaturfelder und aus den daraus resultierenden Temperaturgradienten sehr hoch. Dies führt vor allem an der Oberfläche zu thermischen Spannungen und damit zu einer zyklischen Ermüdung. Hierbei wirken die umlaufenden Nuten als Kerben, die die axiale Spannungskomponente erhöhen. Zur Verringerung der Kerbwirkung einer Nut kann das gesamte Labyrinth beispielsweise durch eine Erhöhung der Labyrinthpartie und entsprechend ausgestaltete Übergangsradien vom übrigen Bauteil abgesetzt werden, was vor allem die erste und die letzte Nut entlastet. Bei den übrigen Nuten wird ein gewisser Entlastungseffekt durch die jeweils benachbarten Nuten erzielt, d.h. der Kerbfaktor einer Nut innerhalb einer solchen Anordnung mehrerer Nuten ist geringer als der einer einzelnen freistehenden Nut gleicher Geometrie.Due to various factors, the geometric arrangement of the Sealing strips limited to the rotor or stator. With transient Processes, for example when starting up or shutting down or at Load changes, the thermal load on the sealing strips is due to the changing temperature fields and the resulting Temperature gradients very high. This leads above all to the surface thermal stresses and thus cyclical fatigue. in this connection the circumferential grooves act as notches that the axial Increase the stress component. To reduce the notch effect of a groove the entire labyrinth can be increased, for example Labyrinth section and appropriately designed transition radii from remaining component are set down, especially the first and the last groove relieved. The other grooves have a certain relief effect due to the adjacent grooves achieved, i.e. the notch factor of a groove inside such an arrangement of several grooves is smaller than that of a single one free-standing groove of the same geometry.
Aus verschiedenen Untersuchungen ist bekannt, dass der im Hinblick auf die gegenseitige Entlastung optimale Abstand zweier Nuten in einer Anordnung mehrerer aufeinanderfolgenden Nuten im allgemeinen geringer ist als der Abstand, welcher aus funktionalen Gründen bei einer Labyrinthdichtung zwischen zwei Dichtstreifen zu wählen ist. Damit erhält man bei hohen transienten thermisch-mechanischen Belastungen vor allem zur Mitte eines Labyrinthabschnitts hin infolge der Kerbwirkung der Befestigungsnuten sowohl zyklische Lebensdauerprobleme als auch starke Deformationen der einzelnen Befestigungsnuten. Da der Kerbeffekt auf die axiale Spannungskomponente wirkt, erfolgt bei jedem Betriebszyklus eine starke axiale Verformung der Nut. Die Verformung kann soweit gehen, dass auch inelastische Anteile auftreten, was zum einen ein kontinuierliches Herausarbeiten der eingestemmten Dichtstreifen und zum anderen ein Nachlassen der beim Einstemmen erzielten Vorspannkraft bewirkt. Letzten Endes führt diese Verformung zum Verlust des entsprechenden Dichtstreifens. Infolge der zyklischen Ermüdung ist zu dem mit Anrissen im Nutgrund der Dichtstreifennut zu rechnen.From various investigations it is known that with regard to the mutual relief optimal distance between two grooves in an arrangement of several successive grooves is generally less than that Distance, which for functional reasons with a labyrinth seal choose between two sealing strips. This gives you at high transient thermal-mechanical loads especially towards the middle of a Labyrinth section due to the notch effect of the fastening grooves both cyclical life problems as well as strong deformations of the individual fastening grooves. Because the notch effect on the axial Voltage component acts, there is a strong one with each operating cycle axial deformation of the groove. The deformation can go as far as that inelastic components occur, which is a continuous one Working out the caulked sealing strips and the other one Decreases the preload achieved when caulking. last In the end, this deformation leads to the loss of the corresponding one Sealing strip. As a result of cyclical fatigue, cracks in the To be calculated in the groove of the sealing strip groove.
Aus diesem Grund schlägt beispielsweise K. Schröder in Dampfkraftwerke (3. Bd., Teil B, Springer Verlag, 1968, S. 68-69) vor, zwischen zwei Dichtstreifen Entlastungsnuten einzustechen. Dies dient dem Ziel, die durch das Einstemmen hervorgerufenen Spannungen auszugleichen und die Wärmebeanspruchung beim Anstreifen eines Blechs zu verringern. Eine solche Anordnung von einzelnen Entlastungsnuten, welche mehr als die doppelte Tiefe im Vergleich mit den Dichtstreifennuten haben, hat einen begrenzten positiven Einfluss auf die thermische Spannungsreduktion. Eine gezielte Reduktion der thermischen Spannungen zwischen den Dichtstreifen ist mit dieser Art der Entlastungsnuten aber nicht oder nur begrenzt möglich, insbesondere deshalb nicht, da bei einer Erhöhung der Anzahl der Entlastungsnuten eine bestimmte Wanddicke zwischen zwei Entlastungsnuten in jedem Fall erhalten bleiben muss. Diese Entlastungsnuten können also in keiner Weise optimal angeordnet werden. In der Regel führen solche Ausführungen zu der Verlagerung der Probleme und nicht zur einer Lösung. Insbesondere sollten tiefere Einschnitte schon deshalb vermieden werden, um eine Verwirbelung des Leckagestroms in diesen Einschnitten und die damit verbundene Erhitzung des strömenden Mediums zu vermeiden. Desweiteren haben einzelne Entlastungsnuten, die gleich tief oder tiefer sind als die Dichtstreifennuten im allgemeinen eine schlechtere Kerbwirkungszahl als die Dichtstreifen, so dass sich das Ermüdungsproblem auf die Entlastungsnut verlagert. Dies ist insbesondere bei Dichtungen auf Wellen sehr unerwünscht.For this reason, for example, K. Schröder in steam power plants (3rd vol., Part B, Springer Verlag, 1968, pp. 68-69) suggests that relief grooves be inserted between two sealing strips. This serves the goal of equalizing the stresses caused by caulking and reducing the thermal stress when a sheet is touched. Such an arrangement of individual relief grooves, which have more than twice the depth in comparison with the sealing strip grooves, has a limited positive influence on the thermal stress reduction. A targeted reduction of the thermal stresses between the sealing strips is not possible or only possible to a limited extent with this type of relief groove, in particular not because an increase in the number of relief grooves means that a certain wall thickness between two relief grooves must be maintained in any case. These relief grooves can therefore not be optimally arranged in any way. As a rule, such statements lead to the relocation of the problems and not to a solution. In particular, deeper cuts should be avoided in order to avoid swirling of the leakage flow in these cuts and the associated heating of the flowing medium. Furthermore, individual relief grooves, which are the same depth or deeper than the sealing strip grooves, generally have a worse notch factor than the sealing strips, so that the fatigue problem is shifted to the relief groove. This is very undesirable, especially for seals on shafts.
Es ist Ziel dieser Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung löst die Aufgabe, eine bekannte Labyrinthdichtung so zu optimieren, dass die thermischen Spannungen bzw. Deformationen zwischen zwei Dichtstreifen gezielt kontrolliert werden können, um dadurch die oben genannten Schadensmechanismen zu vermeiden, und dass eine zusätzliche Erhitzung des Bausteils durch eine Verwirbelung der Leckageströmung vermieden werden kann.The aim of this invention is to avoid the disadvantages mentioned. The Invention solves the problem of a known labyrinth seal optimize that the thermal stresses or deformations between two sealing strips can be checked in a targeted manner, thereby avoiding the above to avoid the damage mechanisms mentioned, and that an additional The component is heated by swirling the leakage flow can be avoided.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Labyrinthendichtung gemäss dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass die axiale Steifigkeit des
Rotors oder Stators zwischen den zwei Dichtstreifen weitgehend stetig ist.According to the invention, this is done in a labyrinth seal according to the
Preamble of
In einer ersten Ausführungsform ist mindestens eine flache Entlastungsnut zwischen zwei Dichtstreifen eingelassen, welche sich über einen grösseren Bereich zwischen den beiden benachbarten Dichtstreifen erstreckt. Es ist auch denkbar, eine Vielzahl von flachen Entlastungsnuten vorzusehen, deren Längenausbreitung entsprechend kleiner ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Tiefe der Entlastungsnuten soweit verringert, dass sich lediglich eine gewellte Oberfläche zwischen den beiden benachbarten Dichtstreifen ergibt. Auf diese Weise kann die gestellte Aufgabe vorteilhaft gelöst werden, wobei die erhöhte Anzahl der Entlastungsnuten eine sehr gezielte Spannungsreduktion ermöglicht. Steifigkeitssprünge zwischen den Nuten und dem Rotor oder Stator werden vermieden bzw. werden so klein wie möglich gehalten. Dies reduziert vorteilhaft den Kerbfaktor.In a first embodiment there is at least one flat relief groove embedded between two sealing strips, which over a larger one Extends the area between the two adjacent sealing strips. It is also conceivable to provide a plurality of flat relief grooves, the Length spread is correspondingly smaller. In a preferred one Embodiment, the depth of the relief grooves is reduced to the extent that there is only a corrugated surface between the two neighboring ones Sealing strip results. In this way, the task can be advantageous can be solved, the increased number of relief grooves a very targeted voltage reduction enables. Stiffness jumps between the Grooves and the rotor or stator are avoided or become as small as kept possible. This advantageously reduces the notch factor.
In einer weiteren Ausführungsform können auch die bisher bekannten tiefen Entlastungsnuten genutzt werden, sofern sie mit einem Füllmaterial, welches aus einem geeigneten elastischem Material besteht, gefüllt sind. Diese Massnahme dient demselben, oben angegebenem Zweck der kontrollierten Verteilung der axialen Spannung gleichmässig auf den Rotor- oder Statorabschnitt zwischen zwei Dichtstreifen. Dabei können die Entlastungsnuten ganz oder teilweise mit dem Füllmaterial gefüllt sein. Im einfachsten Fall kann als Füllmaterial der gleiche Draht verwendet werden, der auch zum Einstemmen der Dichtstreifen benutzt wird. Im allgemeinen Fall kann jedes Material - bevorzugt in Drahtform - eingesetzt werden, das bei der Betriebstemperatur der Dichtung die erforderliche Elastizität und Langzeitbeständigkeit ausweist. In a further embodiment, the previously known depths can also be used Relief grooves are used, provided that they are filled with a filler consists of a suitable elastic material, are filled. This The measure serves the same purpose, as stated above, of controlled Distribution of the axial tension evenly on the rotor or Stator section between two sealing strips. The Relief grooves may be completely or partially filled with the filling material. in the simplest case, the same wire can be used as filler material, which is also used for caulking the sealing strips. In the general case any material - preferably in wire form - can be used, which at the operating temperature of the seal the required elasticity and Shows long-term durability.
Alle Ausführungsformen sind auch deshalb vorteilhaft, weil sie neben der verbesserten Spannungsaufnahme bzw. -verteilung, eine schadhafte Wirbelbildung im Labyrinth bzw. innerhalb der Entlastungsnuten vermeiden. Eine solche Wirbelbildung kann zu einer unerwünschten Erhitzung des Strömungsmediums und damit des gesamten Rotor- bzw. Statorabschnitts führen.All embodiments are also advantageous because, in addition to the improved voltage absorption or distribution, a defective Avoid eddy formation in the labyrinth or within the relief grooves. Such vortex formation can lead to undesirable heating of the Flow medium and thus the entire rotor or stator section to lead.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform von Labyrinthdichtung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt,
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform von Labyrinthdichtung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt
- Fig. 3
- eine dritte Ausführungsform von Labyrinthdichtung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt und
- Fig. 4
- eine vierte Ausführungsform von Labyrinthdichtung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Fig. 1
- shows a first embodiment of labyrinth seal according to the present invention,
- Fig. 2
- shows a second embodiment of labyrinth seal according to the present invention
- Fig. 3
- a third embodiment of labyrinth seal according to the present invention shows and
- Fig. 4
- shows a fourth embodiment of labyrinth seal according to the present invention.
Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Gleiche Elemente werden in unterschiedlichen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.Only the elements essential to the invention are shown. The same elements are the same in different drawings Provide reference numerals.
Die Erfindung ist an Hand der Figuren 1 bis 4 näher dargestellt. Gezeigt ist in
allen Figuren 1 bis 4 eine Turbinenschaufel 8 einer thermischen
Turbomaschine mit einem Rotor oder Stator 1. Es handelt sich bei der
Turbinenschaufel 8 um eine Leit- oder Laufschaufel. In allen Figuren befinden
sich am Rotor oder Stator 1 Dichtstreifen 2, welche in einer
Dichtungsstreifennut 3 in den Rotor oder Stator 1 eingelassen bzw.
eingestemmt und mit einem Stemmdraht 4 befestigt sind. Die Dichtstreifen 2
sind der Turbinenschaufel 8 gegenüberliegend angeordnet. In allen Figuren 1
bis 4 sind zwischen den beiden dargestellten Dichtstreifen 2 Entlastungsnuten
6 angeordnet. Erfindungsgemäss treten in der axialen Steifigkeit des Rotors
oder Stators 1 trotz der vorhanden Entlastungsnuten 6 zwischen den zwei
Dichtstreifen 2 keine grossen Sprünge auf und die axiale Steifigkeit ist im
wesentlichen stetig.The invention is illustrated in more detail with reference to FIGS. 1 to 4. Is shown in
all Figures 1 to 4, a
Erreicht wird dies in der Figur 1 durch eine einzige flache Entlastungsnut 6,
welche sich über einen grossen Bereich zwischen den beiden Dichtstreifen 2
erstreckt. Dem gegenüber werden in der Figur 2 mehrerer solcher flachen
Entlastungsnuten 6 angeordnet. Das Verhältnis von Tiefe zu axialem Abstand
der Entlastungsnuten 6 muss entsprechend der jeweiligen Belastungssituation
des Labyrinths optimiert werden. Die maximale Tiefe Entlastungsnuten 6 liegt
bei der Tiefe der Dichtstreifennut 3. Um der Forderung der stetigen axialen
Steifigkeit zu genügen, sollte optimaler Weise die Tiefe der Entlastungsnuten
6 zwischen 25% und 50% der Tiefe der Dichtstreifennut 3 liegen. Das Ziel
einer solchen Optimierung ist es, die transiente axiale Deformation der
Labyrinthpartie möglichst gleichmässig auf die eigentlichen Dichtstreifennut 3
und die Entlastungsnuten 6 aufzuteilen. Dadurch wird die Beanspruchung der
Dichtstreifennut 3 reduziert ohne im Vergleich dazu die Entlastungsnuten 6
übermässig zu belasten.This is achieved in FIG. 1 by a single
Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Entlastungsnuten 6. In diesem Fall sind die Entlastungsnuten 6 so flach und
entsprechend zahlreich, dass sich lediglich eine gewellte Oberfläche zwischen
den Dichtstreifen 2 am Rotor oder Stator 1 ergibt.FIG. 3 shows a further embodiment of the
Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Entlastungsnuten 6, mit welcher auch tiefere Nuten 6 genutzt werden können.
Die Entlastungsnuten 6 sind ganz oder teilweise mit einem Füllmaterial 7
gefüllt, wobei beide Möglichkeiten in den Entlastungsnuten 6 der Figur 4
sichtbar sind. Entsprechend dem Stemmdraht 4 der Dichtstreifennuten 3 kann
dieses Material in die Entlastungsnuten 6 eingestemmt werden. Durch
geeignete Auswahl des Füllmaterials hinsichtlich der elastischen
Eigenschaften und des thermischem Ausdehnungskoeffizienten kann das
Verformungsverhalten der gefüllten Entlastungsnut 6 und damit die axiale
Steifigkeit des Labyrinthbereichs in gewissen Grenzen kontrolliert werden. Im
einfachsten Fall kann als Füllmaterial der gleiche Draht verwendet werden,
der auch zum Einstemmen der Dichtstreifen benutzt wird. Im allgemeinen Fall
kann jedes Material - bevorzugt in Form eines Drahtes - eingesetzt werden,
das bei der Betriebstemperatur der Dichtung die erforderliche Elastizität und
Langzeitbeständigkeit ausweist. Durch das Füllmaterial ist es auch möglich,
die aus dem Stand der Technik bekannten tieferen Entlastungsnuten zu
verwenden, ohne dass eine Verschärfung des zyklischen
Lebensdauersproblem auftritt. Im einfachsten Fall kann als Füllmaterial der
gleiche Draht verwendet werden, der auch zum Einstemmen der Dichtstreifen
benutzt wird. Im allgemeinen Fall kann jedes Material - bevorzugt in
Drahtform - eingesetzt werden, da bei der Betriebstemperatur der Dichtung
die erforderliche Elastizität und Langzeitbeständigkeit ausweist.FIG. 4 shows a further embodiment of the
Bei allen Ausführungsbeispielen bleibt zu beachten, dass verbleibenden
Wandstärken nicht so geschwächt sind, dass die Verspannung der
Dichtstreifen 2 in den Dichtstreifennuten 3 zu stark reduziert wird. Davon
hängt auch die zulässige Tiefe der Entlastungsnuten 6 ab. Alle
Ausführungsformen sind auch deshalb vorteilhaft, weil sie neben der
verbesserten Spannungsaufnahme bzw. -verteilung, eine schadhafte
Wirbelbildung im Labyrinth bzw. innerhalb der Entlastungsnuten vermeiden.
Eine solche Wirbelbildung kann zu einer unerwünschten Erhitzung des
Strömungsmediums und damit des gesamten Rotor- bzw. Statorabschnitts
führen.In all of the exemplary embodiments, it should be noted that the remaining ones
Wall thicknesses are not so weakened that the bracing of the
- 11
- Rotor bzw. StatorRotor or stator
- 22
- Dichtstreifensealing strips
- 33
- DichtstreifennutDichtstreifennut
- 44
- Stemmdrahtcalking wire
- 55
- Labyrinthlabyrinth
- 66
- Entlastungsnutenrelief grooves
- 77
- Füllmaterialfilling material
- 88th
- Turbinenschaufelturbine blade
Claims (8)
- Labyrinth seal between rotating and static parts (1, 8) of an axial fluid-flow machine having a rotor and a stator (1), which labyrinth seal consists of sealing strips (2) arranged between the rotating and static parts (1, 8), the sealing strips (2) being attached in a sealing strip groove (3) on the rotor or stator (1), and at least one relief groove (6) being located on the rotor or stator (1) between two sealing strips (2), characterized in that the axial rigidity of the rotor or stator (1) is largely continuous between the two sealing strips (2).
- Labyrinth seal according to Claim 1, characterized in that at least one relief groove (6), which at most has the depth of the sealing strip groove (3), is located between two sealing strips (2).
- Labyrinth seal according to claim 1 or 2, characterized in that a multiplicity of relief grooves (6), which at most have the depth of the sealing strip groove (3), are located between the two sealing strips (2).
- Labyrinth seal according to either of Claims 2 and 3, characterized in that the relief groove(s) (6) has (have) at most the depth of 25% to 50% of the depth of the sealing strip groove (3).
- Labyrinth seal according to Claim 4, characterized in that the relief grooves (6) consist of a wavelike rotor or stator surface between the two sealing strips (2).
- Labyrinth seal according to claim 1, characterized in that the at least one relief groove (6) is filled entirely or partly with an elastic filler (7).
- Labyrinth seal according to Claim 6, characterized in that the filler (7) is a wire.
- Labyrinth seal according to one of the preceding claims, characterized in that it is a seal between a turbine blade (8), that is a guide or moving blade, and the rotor or stator (1).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Country Status (3)
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