ES2829029T3

ES2829029T3 - Sello de hoja

Info

Publication number: ES2829029T3
Application number: ES17734812T
Authority: ES
Inventors: James Dudley; Clayton Grondahl; Aaron Bowsher
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd; CMG Tech LLC
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd; CMG Tech LLC
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: HUE051797T2; WO2017221032A1; JP6744992B2; EP3475535A1; GB2555155A; GB201710101D0; US11028716B2; CA3028066A1; GB2555155B; PL3475535T3; EP3475535B1; GB201611082D0; CA3028066C; JP2019522161A; US20190203607A1

Abstract

Un conjunto de sello de hoja (10,10') para su uso en un espacio entre un componente giratorio (1,1') y un componente estacionario (2,2'), el conjunto de sello de hoja (10,10') que comprende: al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) que tiene una superficie generalmente plana; y, una corredera (50,50',150,250a,250b) acoplada a un extremo distal (22',32') del al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130); en donde el al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) mantiene la corredera (50,50',150,250a,250b) en una primera posición lejos del componente giratorio (1,1') en un estado inoperativo sin presión y mueve la corredera (50,50',150,250a,250b) a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, el componente giratorio (1,1') en un estado operativo presurizado; y, caracterizado porque, el al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) está inclinado en la dirección de cualquier flujo de fluido a través del espacio en ambas posiciones.

Description

DESCRIPCIÓN

Sello de hoja

La presente invención se refiere a un sello para un eje giratorio, por ejemplo, partes giratorias de turbomáquinas (por ejemplo, el eje de una turbina de gas). En particular, la invención se refiere a un conjunto de sello de hoja que utiliza una pluralidad de elementos de hoja para sellar un elemento giratorio.

En la solicitud de patente internacional WO2011/156808 (correspondiente a la solicitud de patente de Estados Unidos US2011/3034101 publicada) se ha propuesto un conjunto de sello de hoja accionado por presión. El sello comprende correderas de montaje de la película, hidrodinámicas/hidrostáticas bajo los extremos de la hoja del elemento de sello. Los conjuntos de sello de hoja de acuerdo con modalidades de esta descripción mantienen la corredera lejos de un cuerpo giratorio hasta que la velocidad giratoria adecuada y la presión giratoria esté presentes para generar la elevación requerida para permitir que la corredera flote en una película delgada de fluido de operación en el cuerpo giratorio, de manera que la corredera no roce el cuerpo giratorio. En adición, las correderas se conectan, o añaden, a los elementos de sello de hoja de manera que las correderas se muevan en una dirección radial, mientras que permanecen sustancialmente paralelas al cuerpo giratorio. En una modalidad, una corredera puede comprender una estructura separada acoplada a un elemento de sello de hoja, y en otra modalidad, una corredera puede comprender una almohadilla resistente al desgaste en un extremo distal de un elemento de sello de hoja. Una vez que se alcanzan las condiciones operativas, la presión actúa sobre el conjunto de sello para instar a la corredera hacia la superficie de sellado hasta que las presiones se equilibran y la corredera es capaz de flotar con un pequeño espacio de holgura en una película entre la corredera y la superficie. Por lo tanto, un sello del tipo referido en el documento WO2011/156808 puede considerarse que es un "Sello de hoja accionado por presión de montaje de la película".

La expectativa de generación de energía para la eficiencia de la turbina, los intervalos de servicio y la vida útil continúan en aumento para cumplir con los estrictos objetivos futuros. Sellar el espacio entre las partes giratorias y no giratorias, mientras que se adaptan el crecimiento térmico, la desalineación y las dinámicas del rotor, es una necesidad clave. Los sellos en contacto muestran deterioro en la eficiencia de sellado con el tiempo. Como tal se ha reconocido que puede haber ventajas potenciales al proporcionar disposiciones que permitan el uso de sellos de montaje de la película, sin contacto.

Los solicitantes han llevado a cabo el análisis de prueba inicial en el Sello de hoja accionado por presión de montaje de la película ("FRPALS") como prueba de concepto. Tales pruebas se han completado mediante el uso de un banco de pruebas diseñado a medida con segmentos de sellado a gran escala, bidimensionales, lineales. El perfil de presión y el espacio bajo la corredera se examina e informa en comparación con el rendimiento teórico en el diseño de holgura en frío de 0,120" (3,05 mm). Se realizó la prueba adicional con holguras de construcción en frío a ambos lados del punto de diseño para la comprensión más amplia del comportamiento de accionamiento.

El sellado del eje es esencial para la eficiencia y el rendimiento en turbomáquinas. La expectativa de la industria para intervalos de servicio más prolongados y la degradación reducida de la potencia de salida debido a las partes de desgaste ha conducido a avances en la tecnología de sellado sin contacto y compatible. La eficiencia reducida debido al sellado del eje durante la vida útil de una turbina es un resultado de múltiples variaciones tales como la distorsión térmica, la desalineación, las tolerancias de fabricación y las excursiones transitorias.

Aunque los sellos en contacto, compatibles, tales como sellos de escobillas son tecnología comprobada con funcionamiento efectivo de hasta 100000 horas en ciertas aplicaciones, no son apropiados para todas las ubicaciones dentro de una turbina, y pueden ser susceptibles al desgaste debido a grandes excursiones del rotor-estator radial. Alternativamente, las soluciones sin contacto tradicionales, tales como los dientes laberínticos, se diseñan con grandes holguras radiales que resultan en la fuga potencialmente alta en condiciones de operación de estado estable.

Los sellos compatibles sin contacto (por ejemplo los descritos en las patentes de Estados Unidos US8,474,827; US8,172,232; y US9,359,908) dependen de un equilibrio de fuerzas dentro de su diseño específico para moverse radialmente durante condiciones transitorias que mantienen una holgura suficiente entre el rotor y el sello sin contacto para la gama de condiciones dentro de la aplicación.

Al avanzar desde el concepto de Sello de hoja accionado por presión ("PALS"), la evolución al FRPALS se introdujo primero en 2010 (y se muestra en la Figura 1). Este sello compatible hidrostático usa el concepto de PALS de hojas deflectoras que actúan bajo carga de presión para cerrar el rotor bajo las condiciones de operación deseadas, mientras que mantiene una gran holgura en las condiciones de inicio/parada. El concepto se integra de varios componentes que se diseñan para trabajar bajo condiciones requeridas para cumplir con los requisitos de la aplicación. Inicialmente el sello tiene una holgura radial relativamente grande con la corredera en condiciones de frío. A medida que se aplica una caída de presión a través del sello, la fuerza que actúa sobre los elementos de hoja resulta en un cierre radial hacia el rotor, hasta que las fuerzas de la película equilibradas bajo la corredera generadas por un paso de Rayleigh resultan en el sello de montaje de la película. Las hojas y las correderas se diseñan para garantizar que el cierre del sello puede adaptarse a las condiciones de inicio/parada de la turbina así como también operar con una pequeña holgura con el eje en condiciones de carga base. El sello se diseña generalmente para evitar el contacto con el eje en el ciclo de operación previsto de las turbinas.

Los solicitantes han propuesto un diseño de FRPALS de orientación inversa, en el que las hojas están inclinadas en la dirección del flujo (Figura 4). Los solicitantes han identificado que esta nueva disposición puede resultar en un diseño más compacto, que ofrece el sello a una gama más amplia de aplicaciones.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de sello de hoja para su uso en un espacio entre un componente giratorio y un componente estacionario el conjunto de sello de hoja que comprende:

al menos un sello de hoja que tiene una superficie generalmente plana; y,

una corredera acoplada a un extremo distal del al menos un sello de hoja en donde el al menos un sello de hoja mantiene la corredera en una primera posición lejos del componente giratorio en un estado inoperativo sin presión y mueve la corredera a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, el componente giratorio en un estado operativo presurizado;

caracterizado porque el al menos un sello de hoja está inclinado en la dirección de cualquier flujo de fluido a través del espacio.

El conjunto de sello de hoja puede ser para su uso entre los componentes giratorios y estacionarios de una turbomáquina, tal como una turbina de gas.

El al menos un sello de hoja puede incluir al menos un conjunto de elementos de sello de hoja. Por ejemplo, el al menos un sello de hoja puede comprender una pluralidad de elementos de sello de hoja.

Cuando se discute la dirección/alineación del sello de hoja el experto apreciaría que (a menos que se indique lo contrario) esto se pretende generalmente que se refiere al plano de la superficie del sello generalmente plana cuando se ve en una sección transversal radial que se extiende a lo largo de la dirección axial del conjunto de sello o turbomáquina. Cuando se ve en sección transversal, los elementos de sello de hoja serán sustancialmente anulares de perfil.

Se apreciará que el conjunto de sello se alinea generalmente con los componentes giratorios en uso. Como tal, las referencias a la dirección axial del sello corresponden a una dirección que, cuando se ensambla/en uso, es sustancialmente paralela al eje de los componentes giratorios (es decir la dirección axial del componente de la turbomáquina en la que se usa el sello). Del mismo modo, se entenderá que la dirección radial corresponde a una dirección que, cuando se ensambla/en uso, es sustancialmente paralela a una dirección radial de los componentes giratorios (y por lo tanto generalmente perpendicular a la dirección axial).

La dirección del flujo es desde el lado de alta presión al lado de baja presión del sello. Por lo tanto, las modalidades de la invención pueden entenderse alternativamente para significar que el al menos un sello de hoja se inclina de manera que se extiende axialmente hacia atrás hacia el lado de baja presión del sello. En otras palabras, el extremo distal (o libre) del sello de hoja puede estar axialmente aguas abajo del extremo proximal (o soportado).

El espacio entre el componente giratorio y el componente estacionario puede ser un espacio sustancialmente anular que rodea uno de los componentes.

El al menos un sello de hoja puede por ejemplo estar inclinado hacia atrás en relación con la dirección axial de la turbomáquina. Se entenderá generalmente que la dirección del flujo está sustancialmente alineada con la dirección axial de la turbomáquina.

Se apreciará que el al menos un sello de hoja se extiende desde un lado radial del espacio (proximal al componente estacionario) hacia el otro lado del espacio (proximal al componente giratorio). Por lo tanto, el sello de hoja inclinado de la invención se extiende radialmente desde la superficie de soporte en una dirección que no es perpendicular a la dirección axial de los componentes y que se inclina en la dirección del flujo. El extremo está generalmente radialmente hacia adentro del extremo proximal (ya que se proyecta a través del espacio); sin embargo se apreciará que esto podría invertirse en algunas disposiciones.

Se apreciará que esta disposición está directamente invertida en relación con la configuración normal de un sello de hoja. En configuraciones conocidas (tales como las mostradas en el documento WO2011/156808) el sello de hoja se inclina hacia adelante desde su soporte/base a la dirección del flujo. Esto significa que los extremos delanteros de los sellos de hoja están axialmente delante del soporte y la superficie plana de la hoja se inclina hacia el lado de alta presión.

Los solicitantes han encontrado que una disposición del sello invertida de acuerdo con las modalidades de la invención es inesperadamente efectiva y pueden utilizarse para proporcionar una disposición más compacta. Esto puede resultar en un sello que puede usarse para una gama más amplia de aplicaciones.

Descrito además en la presente descripción está un conjunto de sello de hoja para su uso en un espacio entre un componente giratorio y un componente estacionario, el conjunto de sello de hoja que comprende:

un primer sello de hoja que tiene una superficie generalmente plana;

un segundo sello de hoja, separado a lo largo de una dirección axial del espacio desde el primer sello de hoja, el segundo sello de hoja que tiene una superficie generalmente plana; y, una corredera acoplada a un extremo distal del primer y segundo sellos de hoja en donde los sellos de hoja mantienen la corredera en una primera posición lejos de un componente giratorio en un estado inoperativo sin presión y mueven la corredera a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, un componente giratorio en un estado operativo presurizado;

en donde una cavidad se define por el primer sello de hoja, el segundo sello de hoja y la corredera; y,

en donde el primer sello de hoja se ventila, de manera que la cavidad se presuriza cuando el componente giratorio está en el estado operativo presurizado.

El primer sello de hoja puede ser el lado de alta presión del conjunto de sello (y el segundo sello de hoja puede ser el lado de baja presión del conjunto de sello de hoja). Por lo tanto, la cavidad puede ventilarse al lado de alta presión del conjunto de sello en el estado operativo.

Los solicitantes han encontrado que presurizar la cavidad con fluido a alta presión, aguas arriba, ayuda a instar a la corredera radialmente hacia su segunda posición operativa (es decir la posición en la que está cerca del componente giratorio y adoptará una condición de "montaje de la película").

La cavidad puede delimitarse además por un soporte del conjunto de sello. Como tal, la cavidad puede ser un espacio parcialmente anular al menos delimitado radialmente por las superficies opuestas del soporte y la corredera y axialmente por el primer y segundo sellos de hoja. El soporte puede estar generalmente paralelo a y separado radialmente de la corredera.

El primer conjunto de hoja puede ventilarse al lado de alta presión del conjunto de sello por un número de maneras. El primer sello de hoja puede incluir una o más aberturas (por ejemplo al menos una de un agujero, ranura y/o almenado) que se extienden a través del grosor axial completo del primer sello de hoja. El experto apreciará que los sellos de hoja accionados por presión existentes pueden incluir ranuras radiales que se extienden desde un borde para permitir que el sello plano adopte la geometría requerida del espacio de sellado (que puede típicamente ser anular), sin embargo tales ranuras no se pretenden que proporcionen una sello ventilado-típicamente el o cada sello de hoja comprenderá múltiples elementos de sello de hoja con sus ranuras desalineadas para evitar el flujo a través del sello.

El conjunto de sello de hoja puede formarse de una pluralidad de segmentos arqueados. Cada uno de los segmentos arqueados puede proporcionar una sección en parte circunferencial del sello y se ensamblan para proporcionar una disposición del sello sustancialmente anular. Como se apreciará (de otras disposiciones de sellos compatibles) los sellos segmentados pueden proporcionar ventajas para la fabricación y la instalación.

En modalidades de la invención, el conjunto de sello de hoja puede segmentarse y la ventilación del primer sello de hoja puede proporcionarse convenientemente al proporcionar un espacio de holgura entre los sellos de hoja de segmentos adyacentes. Por ejemplo, las primeras secciones del sello de hoja de cada segmento pueden tener una longitud arqueada reducida en relación con las segundas secciones del sello de hoja de cada segmento. Las secciones extremas de cada segmento del primer sello de hoja pueden, por ejemplo, aliviarse. Por lo tanto, cuando los segmentos del conjunto de sello de hoja se ensamblan el primer sello de hoja se proporcionará con una serie de aberturas separadas circunferencialmente en las juntas de los segmentos. En contraste, el segundo sello de hoja no se aliviaría y proporcionaría un sello circunferencial continuo/ininterrumpido cuando se ensamblan los segmentos.

La corredera puede incluir una superficie de sellado. La superficie de sellado puede corresponder sustancialmente de perfil a la forma del componente giratorio. Por ejemplo, la superficie de sellado puede rodear circunferencialmente el componente giratorio. La corredera, y por lo tanto la superficie de sellado, pueden segmentarse típicamente de manera que cada segmento de la superficie de sellado es una sección arqueada que corresponde generalmente a la forma del componente giratorio.

La superficie de sellado de la corredera puede proporcionarse con al menos un elemento de control de flujo, por ejemplo elementos tridimensionales formados en/sobre la cara de la superficie de sellado. Por ejemplo, la superficie de sellado puede proporcionarse con al menos un elemento de control de flujo para optimizar la película formada entre el cuerpo giratorio y la corredera durante el estado operativo. Por ejemplo, los elementos de control de flujo pueden disponerse para aumentar el grosor de la película. Tales elementos pueden mejorar la capacidad de presión más alta del conjunto de sello.

Los elementos de control de flujo pueden, por ejemplo, comprender al menos una nervadura o ranura formada en la superficie de sellado. Una pluralidad de ranuras o nervaduras puede separarse circunferencialmente alrededor de la superficie de sellado. La, o cada, ranura o nervadura puede extenderse a lo largo de una longitud de la superficie de sellado en la dirección axial del conjunto de sello. La, o cada, ranura o nervadura puede inclinarse en relación con la dirección axial, y por lo tanto puede extenderse, por ejemplo, tanto en una dirección axial como una circunferencial. La, o cada, ranura o nervadura puede ser sustancialmente lineal. Proporcionar una serie de ranuras o nervaduras en la superficie de sellado de acuerdo con modalidades de la invención puede aumentar la rigidez de la película para ayudar a contrarrestar las fuerzas que actúan sobre el lado superior de la corredera (que insta a la corredera hacia el componente giratorio en el estado operativo). Los elementos de control de flujo pueden ayudar además a reducir las pérdidas de bordes en las uniones entre segmentos separados del conjunto de sello (se apreciará que si bien las pérdidas en tales uniones pueden minimizarse, el sello debe moverse durante el uso y estará sujeto a tolerancias de fabricación, de esta manera los pequeños espacios entre los segmentos no pueden evitarse completamente).

Descrito además en la presente descripción está un conjunto de sello de hoja segmentado para su uso en un espacio entre un componente giratorio y un componente estacionario, el conjunto de sello de hoja que comprende:

una pluralidad de segmentos arqueados cada segmento que comprende:

al menos un segmento de sello de hoja que tiene una superficie generalmente plana;

un segmento de soporte acoplado a un extremo proximal del al menos un sello de hoja para conectar fijamente el conjunto de sello de hoja al componente estacionario;

un segmento de corredera acoplado a un extremo distal del al menos un segmento de sello de hoja;

en donde el al menos un segmento de sello de hoja mantiene la corredera en una primera posición lejos de un componente giratorio en un estado inoperativo sin presión y mueve la corredera a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, un componente giratorio en un estado operativo presurizado; y,

en donde el segmento de corredera se proporciona con un grosor radial que varía circunferencialmente.

Se apreciará que la pluralidad de segmentos arqueados puede ensamblarse para proporcionar un sello anular completo. En consecuencia, el segmento de sello de hoja, el segmento de soporte y el segmento de corredera de la pluralidad de segmentos arqueados pueden formar cada uno un componente completo correspondiente del conjunto de sello.

El segmento de corredera puede tener un grosor radial mínimo en el centro del segmento de corredera y un grosor radial máximo en las regiones exteriores del segmento de corredera.

En consecuencia, el segmento de corredera puede tener una superficie de sellado arqueada en el lado del rotor y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja.

El segmento de soporte puede tener un grosor radial que varía circunferencialmente. El segmento de soporte puede tener un grosor radial máximo en el centro del segmento y un grosor radial mínimo en las regiones exteriores del segmento. Como tal, el segmento de soporte puede tener una superficie exterior arqueada en el lado del estator (que por ejemplo puede disponerse para acoplarse/interactuar con un anillo de respaldo) y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja.

Por lo tanto, se apreciará que el sello segmentado de acuerdo con modalidades de la invención puede comprender una pluralidad de segmentos de sello de hoja que actúan entre superficies lineales separadas sustancialmente paralelas del segmento de corredera y el segmento de soporte.

El conjunto de sello segmentado completo todavía proporciona una disposición anular que puede sellar entre un elemento giratorio y un estacionario con la superficie interior de los segmentos de corredera y la superficie exterior del soporte que definen los límites circunferenciales circulares del sello. El sello de hoja puede comprender una serie de elementos que se extienden alineados generalmente tangencialmente que definen un sello de hoja poligonal.

Si bien la invención se ha descrito anteriormente, se extiende a cualquier combinación novedosa de los elementos expuestos anteriormente, o en la siguiente descripción o los dibujos.

La invención puede realizarse de diversos modos, y las modalidades de la misma se describirán ahora sólo a modo de ejemplo, con la referencia que se hace a los dibujos acompañantes, en los que:

La Figura 1 proporciona una sección transversal parcial tridimensional esquemática de un ejemplo de un conjunto de sello de hoja accionado por presión de montaje de la película (generalmente del tipo descrito en el documento WO2011/156808);

La Figura 2 muestra una vista en sección transversal esquemática de un conjunto de sello de hoja accionado por presión de montaje de la película invertido de acuerdo con una modalidad de la invención;

La Figura 3 muestra un conjunto de sello de hoja segmentado de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 4 muestra una sección transversal de un sello de hoja de acuerdo con la modalidad de la Figura 3; Las Figuras 5A y 5B muestran una interfaz del segmento del sello de hoja de acuerdo con las modalidades de las Figura 3 y 4; y,

La Figura 6A a la 6C muestran un segmento de un sello de hoja que incluye elementos de control de flujo en la superficie de sellado de acuerdo con una modalidad adicional de la invención.

La Figura 1 proporciona un ejemplo de un conjunto de sello de hoja accionado por presión de montaje de la película 10 (generalmente del tipo descrito en el documento WO2011/156808). El conjunto de sello de hoja 10 se dispone para sellar un espacio anular que se extiende entre un componente giratorio 1 y un componente estacionario 2 de una turbomáquina (por ejemplo una turbina de gas). El conjunto de sello de hoja 10 define una barrera entre un primer lado de alta presión (HP) y un segundo lado de baja presión (LP). El lado de alta presión (HP) está aguas arriba del lado de baja presión, y la dirección del flujo del fluido como se ve en la Figura 1 es sustancialmente desde izquierda a derecha (y a lo largo de la dirección axial del conjunto de sello).

El conjunto de sello de hoja 10 incluye un primer sello de hoja 20 que tiene al menos un conjunto de elementos de sello de hoja. Cada elemento de sello de hoja es generalmente plano, y proporciona una superficie plana que orienta la dirección del flujo. Con fines de claridad, la Figura 1 muestra sólo una única capa de elementos de sello de hoja en el sello de hoja 20. Sin embargo, el experto apreciaría que el sello de hoja 20, de hecho, se formaría de una pluralidad de elementos de sello de hoja en capas. Cada elemento de sello de hoja incluye un número de ranuras o recortes 25 para permitir que el sello de hoja 20 adopte la geometría requerida. Se apreciará que las ranuras o recortes 25 (como se describe con más detalle en el documento WO2011/156808) se desalinearían entre sí cuando los elementos de sello de hoja adyacentes se construyan en un sello de hoja 20 de manera que el sello de hoja bloqueará el flujo de fluido a través de las ranuras o recortes 25.

Se proporciona un segundo sello de hoja 30 separado a lo largo de una dirección axial desde el primer sello de hoja 20. Como el primer sello de hoja 20, sólo para claridad se muestra un único elemento de sello de hoja en la Figura 1, pero el experto entendería que típicamente el segundo sello de hoja 30 puede incluir un número de elementos de sello de hoja en capas.

El conjunto de sello 10 comprende además una disposición del soporte 40 para soportar y alinear el conjunto de sello 10 dentro de la turbomáquina. Tales disposiciones del soporte 40 se conocerán por el experto de otras formas del sello compatible (por ejemplo sellos de escobilla y sellos de hoja de montaje sin película), y como tal la construcción detallada de la disposición del soporte 40 no se discutirá en la presente descripción. El conjunto de soporte puede incluir generalmente un anillo de respaldo 42 que se usa para conectar el conjunto de sello 10 al estator 2 de la turbomáquina (por ejemplo que se recibe en un rebajo afinado y se suelda en su lugar). El conjunto de soporte 40 puede incluir además elementos de soporte de sello de hoja o placas de respaldo 44 y 46. Las placas de respaldo 44, 46 pueden ambas soportar y alinear sus sellos de hoja 20, 30 respectivos.

El sello de hoja accionado por presión de montaje de la película (FRPALS) se distingue principalmente de un sello de hoja estándar por la provisión de una corredera 50 acoplada a un extremo distal de al menos un sello de hoja 20/30. En el ejemplo ilustrado, la corredera 50 se acopla tanto al primer 20 como el segundo 30 sellos de hoja. Como se explica con más detalle en el documento WO2011/156808, los sellos de hoja 20, 30 se disponen para mantener la corredera 50 en una primera posición lejos del componente giratorio en un estado inoperativo sin presión. Cuando la turbomáquina está operativa, la diferencia de presión generada a través del sello 10 mueve la corredera 50 hacia el rotor 1. A medida que se alcanza la presión operativa, se desarrolla una película delgada de fluido de operación entre el rotor 1 y una superficie de sellado 52 de la corredera 50. Puede notarse que delante de la superficie de sellado 52, la corredera puede incluir un "paso de Rayleigh" o "almohadilla de Rayleigh" 51 - tales configuraciones se conocen bien en la técnica, y pueden optimizar la capacidad de carga en una disposición del cojinete deslizante/sello. El desarrollo de una película delgada genera la elevación, por lo tanto garantiza que la corredera 50 esté en una segunda posición, que está cerca de, pero sin ponerse en contacto con, el rotor 1. Esta disposición garantiza ventajosamente que el sello 10 se mantenga lejos del rotor 1 hasta que se alcancen las presiones de funcionamiento, y mantiene una holgura de sellado que evita el contacto con el rotor 1 tanto bajo condiciones de operación normales como transitorias (por ejemplo excursiones transitorias excéntricas que podrían ocurrir durante el funcionamiento normal de una turbomáquina).

Se han realizado pruebas para validar los efectos de las disposiciones de FRPALS, y se describirán ahora sólo a modo de ejemplo. Se llevó a cabo una combinación de análisis computacional (dinámicas de fluido computacional y análisis de elementos finitos) y pruebas físicas.

Se llevaron a cabo múltiples pruebas para optimizar la geometría de la corredera (por ejemplo el paso de Rayleigh que incluye la longitud del paso axial, la altura del paso, el espacio radial y la relación de la longitud del paso con la longitud de la corredera general) y se logró al crear segmentos de bloque de la corredera de la geometría deseada para cada prueba. Los datos del perfil de presión de la corredera se registraron y procesaron para resolver la fuerza de la corredera y el centro de presión como una función de la holgura de la corredera para su uso en el diseño analítico en la siguiente sección. La geometría de la corredera para la prueba de concepto a escala completa se basó en estos resultados de pruebas de banco físicas. Las características de fuerza de la película de las pruebas de banco se usaron en el modelo de Modelado de elementos finitos ("FEM") y el muy buen acuerdo entre el rendimiento previsto por el modelo de FEM y el rendimiento observado en las pruebas proporciona confirmación de que los resultados de pruebas de banco fueron precisos.

Las descripciones de análisis analítico para una aplicación típica se establecieron en el comienzo de un proceso de diseño, e incluyeron cuánta excentricidad del rotor requiere el sello para adaptarse. Esto podría ser debido a la distorsión térmica del estator que mueve el sello en relación con la línea central de los cojinetes, la desalineación y excentricidad del sello, o el movimiento radial del rotor dentro de los cojinetes. Estas descripciones establecieron cuánto pueden necesitar las correderas para desplazarse radialmente mientras que preservan una holgura positiva con el rotor.

Debe especificarse la presión de trabajo tanto aguas arriba como aguas abajo del sello así como también la temperatura y viscosidad del fluido. Un nuevo diseño comenzó con una estimación de cada parámetro de sello en base a la experiencia de diseñar otros FRPALS para aplicaciones similares. Si se espera que la configuración de la corredera sea diferente de la experiencia anterior, se necesita el modelado y/o las pruebas de CFD detallados para establecer las características de fuerza de la película para esa configuración de la corredera. El FEM entonces usó los datos de fuerza de la película de CFD o las pruebas de banco para determinar qué tan cerca esa versión cumplió con las descripciones. Se usaron la variación sistemática de parámetros y nuevos análisis de FEM para refinar el diseño de concepto que cumple con todas las descripciones deseadas y da la holgura más pequeña entre la corredera del sello y el rotor en las condiciones de operación nominales para proporcionar la menor fuga (Figura 4).

Graficar la holgura entre la corredera 50 y el rotor 1 para un rango de excentricidades de la corredera fue útil para comparar el rendimiento de los diseños de sellos durante la variación sistemática de parámetros para determinar el mejor diseño. Para obtener tal gráfico, el análisis de FEM fue no solo un análisis de único punto, sino que la distancia radial entre el rotor y la carcasa del sello se varió suavemente en un análisis transitorio mientras se mantenían constantes las presiones aguas arriba y aguas abajo en valores específicos. Esto dio una buena vista de cómo se comportó el sello y apoyó la selección de un conjunto de parámetros de diseño para cumplir con todos los requisitos y mantener una fuga mínima (holgura de la corredera/rotor más estrecha) en las condiciones de operación nominales mientras que evita un roce del rotor en la excentricidad máxima. Los parámetros de diseño típicos que variaron en este proceso fueron la longitud de la hoja del sello, el grosor de la hoja del sello, el ángulo de la rodilla de la hoja (ángulo entre la hoja a medida que se ensambla y una línea paralela con el eje del rotor), el radio de curvatura del soporte que la hoja envuelve a medida que se aplica presión, la distancia axialmente entre los dos conjuntos de hojas que soportan la corredera, longitud axial de la corredera y la distancia axial al paso.

Para proporcionar pruebas estáticas a gran escala de aplicación, se utilizó un banco de pruebas personalizado. Los segmentos se montaron en una placa superior verticalmente ajustable para investigar los efectos de la excentricidad de construcción. Finalmente se instrumentó una placa base estática con catorce transductores de presión estática y cuatro sondas de proximidad para registrar la distribución de presión a medida que el flujo pasaba bajo la corredera central, y para monitorear el espacio para garantizar el montaje de la película completo. Se utilizó una ventana de visualización para capturar imágenes del evento de cierre mediante el uso de fotografía de alta velocidad. Los segmentos de FRPALs se diseñaron mediante el uso de una combinación de resultados de pruebas de banco y enfoques analíticos para tener la siguiente geometría (que se apreciará se proporciona sólo a modo de referencia - el experto apreciará que los métodos descritos en la presente descripción podrían usarse para proporcionar una geometría adecuada para requisitos particulares):

Longitud axial de la corredera - 1,500" [38,1 mm]

Altura del paso de Rayleigh - 0,010" [0,25 mm]

Distancia axial del paso de Rayleigh - 0,600" [15,24 mm]

Grosor de la hoja - 0,028" [0,71 mm]

Longitud de la hoja - 2,375" [60,33 mm]

Ángulo de la hoja - 52 grados [0,908 rad]

Radio de curvatura del soporte - 6,600" [167,64 mm]

Se usaron sondas de proximidad para monitorear el espacio de la película una vez que las hojas se habían cerrado, y comparar cada esquina para la inclinación y el balanceo. Se usaron además transductores de presión estática para medir la presión estática en ubicaciones que abarcan la longitud completa de la corredera que incluyen el paso de holgura, el paso de Rayleigh, y el área de montaje de la película.

El procedimiento de prueba comenzó al configurar la distancia radial entre la corredera en condiciones de frío y la placa base a 0,120" [3,05 mm]. Ésta es la condición de diseño óptima calculada mediante el uso del enfoque analítico para este diseño, y se refiere como excentricidad 0. Entonces se aplicó presión a una velocidad constante hasta que el conjunto de hoja/corredera se cerró en la placa base, es decir el 'rotor'. La presión se varió en incrementos de 5 psi [0,3 bar] a una presión aguas arriba máxima de 50 psig [3,5 barg], antes de disminuir la presión y promediar los datos en cada punto de presión. Este procedimiento se repitió para un rango de excentricidades desde el punto de diseño pretendido al aumentar o disminuir la distancia radial entre la corredera y la placa base en condiciones de frío.

Los resultados de la prueba se discutirán ahora con más detalle. La prueba inicial en la holgura de diseño de 0,120"

[3,05 mm], o la excentricidad 0, destacó el funcionamiento estable de las hojas. El evento de cierre no mostró ningún signo de inestabilidad y el sello permaneció estable a lo largo de la duración de la prueba.

Las sondas de proximidad capturaron las etapas finales del evento de cierre antes que se lograra el montaje de la película confiable a aproximadamente 20 psig [1,4 barg] de presión aguas arriba y al mantener un espacio constante entre 0,005-0,010" [0,13-0,25 mm] hasta 50 psig [3,5 barg] con poca histéresis cuando se extrae la presión. El evento de cierre completo no se capturó ya que la holgura de construcción en frío estaba fuera del rango de las sondas de proximidad y el registro de datos de baja velocidad estaba en funcionamiento para pruebas prolongadas.

La distribución de la presión mostró una relación generalmente lineal de la presión bajo la corredera en cada ubicación en relación con la presión aguas arriba. Se vio que las presiones bajo el paso de holgura fueron muy similares en valor. Las presiones bajo el paso de Rayleigh fueron más bajas que las del paso de holgura, pero de nuevo son similares en valor entre sí. Se vio que las presiones bajo la superficie de montaje de la película disminuyeron no linealmente con la longitud axial. Se encontró que la distribución de presión desde adelante a atrás mostraba una caída insignificante de presión desde la presión aguas arriba al paso de holgura. Se vio una caída de aproximadamente 2 psi [0,14 bar] en el paso de Rayleigh a 40 psi [2,76 bar] de presión aguas arriba. La distribución de presión a través de la longitud axial del paso de Rayleigh permaneció constante con valores iguales de presión a lo largo de la longitud. En el paso desde el paso de Rayleigh a la superficie de montaje de la película, se vio una caída de presión más grande de aproximadamente 5 psi [0,34 bar] a 40 psi [2,76 bar] de presión aguas arriba. La presión a través de la longitud axial de la superficie de montaje de la película es de distribución no lineal a una presión aguas abajo de las condiciones atmosféricas.

Complementario al barrido de presión en la holgura de diseño de 0,120" [3,05 mm], se examinó además la excentricidad. El diseño analítico, descrito anteriormente, predijo la holgura promedio de la corredera en un rango de valores de excentricidad para una presión aguas arriba de 40 psig [2,76 barg]. Los resultados de pruebas se graficaron con los resultados analíticos y mostraron una buena correlación, que valida los modelos de CFD y FEM. Se realizaron barridos de presión total en todas las excentricidades durante la prueba y las presiones aguas arriba por debajo de 20 psig [1,38 barg] no siguen la tendencia de esas por encima de este valor debido al sello que está en el proceso de cierre a estas presiones y que oscurece los resultados. Los resultados para 20-50 psig [1,38-3,45 barg] fueron similares en valor para excentricidades desde el punto de diseño a mayores holguras. Sin embargo, para mayores interferencias el espacio aumentó con la presión con un aumento total en el espacio desde 20-50 psig [1,38-3,45 barg] de aproximadamente 0,005" [0,13 mm].

El proceso de diseño analítico tomó en consideración la inclinación de la corredera desde adelante a atrás y ofreció el diseño óptimo para las pruebas. Esta inclinación se monitoreó a lo largo de la prueba mediante el uso de sondas de proximidad.

En este programa de prueba se examinó un ángulo de inclinación promedio en el rango de presiones y excentricidades. El ángulo máximo de inclinación fue de hasta 0,16 grados a una excentricidad de 0,060" [1,52 mm] y una presión aguas arriba de 50 psig [3,79 barg]. Los valores para la inclinación a lo largo de la prueba permanecieron positivos lo que indica que el borde trasero de la corredera es más bajo que el borde delantero. La inclinación parece que depende tanto de la excentricidad como de la presión con una convergencia de ángulo entre 0-0,02" [0-0,51 mm] de excentricidad y un ángulo de disminución con presión para excentricidad 0.

El balanceo de la corredera se examinó además en la prueba, donde el balanceo fue el ángulo promedio de la corredera desde izquierda a derecha. Los resultados encontraron un ángulo máximo de no más de 0,07 grados. Los resultados no fueron concluyentes para determinar si la excentricidad o la presión es una causa directa del balanceo.

Finalmente se hizo un intento para excitar manualmente el sello e investigar los efectos de la resonancia. Se colocó una cuña de 0,050" [1,27 mm] bajo la corredera. Se aplicó una presión de 25 psi para garantizar que la corredera se había cerrado completamente a la cuña. Entonces la cuña fue extraída rápidamente de debajo de la corredera y se usó la adquisición de datos de alta velocidad para registrar el espacio de las sondas de proximidad junto con la fotografía de alta velocidad para capturar los efectos. La prueba no desestabilizó el sello y dentro de 11 oscilaciones a aproximadamente 83 Hz, el sello se había estabilizado de nuevo a la condición de montaje de la película.

El experto apreciará que las pruebas de banco, el modelado analítico y las pruebas a gran escala de aplicación se han combinado todas para comprobar el concepto del FRPALS. Se ha desarrollado un proceso de diseño que usa pruebas de banco rápidas para validar los modelos analíticos usados para adquirir la geometría óptima para una descripción de sellado. Este método junto con el concepto de montaje de la película se ha validado frente al uso de datos de pruebas del banco a gran escala.

Se apreciará además que el FRPALS comprobó ser efectivo en una gama de condiciones y no sólo funcionó bien en el punto de diseño, sino que mostró capacidad para funcionar de manera efectiva en diversas excentricidades y en un amplio rango de presión. Las pruebas hasta la fecha no han mostrado ningunos signos de resonancia o problemas de estabilidad, pero se planea la investigación adicional en estas áreas para el futuro

De acuerdo con una modalidad de la invención los solicitantes han propuesto ahora una disposición de FRPALS modificada que es de una orientación "inversa". Como se muestra esquemáticamente en la Figura 2, la disposición inversa utiliza una corredera 50' que se monta en sellos de hoja 20' y 30' que están inclinado en la dirección del flujo. Los solicitantes han identificado que esta nueva disposición puede resultar en un diseño más compacto, que ofrece el sello a una gama más amplia de aplicaciones.

Como se muestra en las Figuras 2 y 4, la dirección del flujo se extiende desde la izquierda a la derecha. El conjunto de sello de hoja 10' incluye un soporte 40' conectado al estator 2'. Un primer sello de hoja 20' se ubica en el lado de alta presión, y un segundo sello 30' se ubica en el lado de baja presión. La corredera 50' se conecta a los extremos distales de los sellos de hoja 20', 30' proximales al rotor 1'. Se verá que los sellos de hojas 20' y 30' están inclinados en la dirección del flujo. Los sellos de hoja 20', 30' se extienden a través del espacio entre el estator 2 y el rotor 1 desde un extremo proximal 21' y 31', que se fija en el soporte 40' (de esta manera proximal al estator 2'), a un extremo distal/libre 22' y 32' (que está proximal al rotor 1'). Los extremos distales 22' y 32' soportan la corredera 50'. Se apreciará que en esta disposición inversa los elementos de sello de hoja de cada sello de hoja 20', 30' se inclinan de manera que se extienden axialmente hacia atrás hacia el lado de baja presión del sello. Como tal, los extremos distales 22' y 32' del sello de hoja 20' y el sello de presión 30' están axialmente aguas abajo de los extremos proximales 21' y 31'.

Como se muestra en la Figura 3, un sello de hoja de acuerdo con modalidades de la invención puede ser típicamente un sello anular. El sello de hoja puede, por lo tanto, formarse de un número de segmentos 110a, 110b, 110c etc. Cada segmento 110 es generalmente arqueado y proporciona una sección circunferencial parcial del sello de hoja anular completo. Cada segmento 110 puede incluir una corredera 150 y el sello de hoja 120 como se describió anteriormente. Cuando se ensamblan los segmentos pueden incluir un anillo de respaldo 142 continuo.

En adición a la facilidad de fabricación y/o ensamblaje, puede notarse que una ventaja adicional de un sello segmentado es que la corredera 150 y el soporte 140 de cada segmento pueden disponerse para simplificar la geometría del conjunto de sello. En la disposición de la técnica anterior de la Figura 1, el sello de hoja 20, 30 tiene una geometría ranurada compleja y la corredera 50 es un elemento perfilado generalmente delgado que se extiende paralelo a la superficie del rotor 1 (es decir es anular o en parte anular de perfil). En contraste con la disposición segmentada de acuerdo con las modalidades de la invención, la corredera 150 se proporciona con un grosor radial que varía circunferencialmente (esto puede verse además en la Figura 5A). La corredera 150 tiene un grosor radial mínimo en el centro 155 del segmento y un grosor radial máximo en las regiones exteriores 156, 157 de la corredera 150. Esta variación de grosor permite que la corredera tenga una superficie de sellado arqueada 152 (y en parte circunferencial) en el lado del rotor y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja 120, 130.

De manera similar, el grosor del soporte 140 tiene un grosor radial que varía circunferencialmente. El soporte 140 tiene un grosor radial máximo en el centro 145 del segmento y un grosor radial mínimo en las regiones exteriores 146, 147. Esta variación de grosor permite que los segmentos del soporte 140 tengan una superficie exterior arqueada (y en parte circunferencial) en el lado del estator (para acoplarse/interactuar con el anillo de respaldo 142), y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja 120, 130.

Por lo tanto, se apreciará que el sello segmentado de acuerdo con las modalidades de la invención permite que los segmentos utilicen sellos de hoja 120, 130 que actúan entre superficies lineales separadas sustancialmente paralelas de la corredera 150 y el soporte 140. Esto puede simplificar la geometría y las dinámicas de los sellos de hoja 120 y 130. El conjunto de sello segmentado completo todavía proporciona una disposición anular que puede sellar entre un elemento giratorio y estacionario, ya que la superficie interior de la corredera 150 y la superficie exterior de los segmentos de soporte 140 forman límites circunferenciales circulares del sello. Sin embargo, los sellos de hoja 120, 130 se forman de manera efectiva como una serie de elementos que se extienden alineados generalmente tangencialmente que forman una forma poligonal en lugar de circular.

La Figura 4 muestra una sección transversal de la modalidad de la Figura 3. La disposición general del sello de hoja en esta modalidad corresponde a la de la Figura 2. Puede notarse que el sello de hoja 10' incluye una cavidad C. La cavidad C es al menos un espacio parcialmente anular que se extiende alrededor del sello de hoja (la cavidad podría extenderse alrededor del sello completo o puede definirse una cavidad separada para cada segmento de sello 110). La cavidad C se delimita radialmente por las superficies opuestas del soporte 40' y la corredera 50', y axialmente por los primeros 20' y los segundos 30' sellos de hoja. De acuerdo con modalidades de la invención, el primer sello de hoja 20' (lado de alta presión) se ventila, de manera que la cavidad C puede exponerse a la alta presión HP como se muestra esquemáticamente por la flecha V.

La ventilación de la cavidad C con fluido de alta presión desde el lado de alta presión HP del sello 10' permite que la presión de funcionamiento de la turbomáquina actúe directamente sobre la superficie trasera (no sellante) de la corredera 50'. Esto ayuda a colocar la corredera en el estado operativo, y puede permitir una disposición inversa más compacta que las disposiciones de la técnica anterior.

El experto apreciará que la ventilación del primer sello de hoja 20' puede lograrse en un numero de maneras - por ejemplo al proporcionar aberturas específicas a través del sello de hoja 20'. En la Figura 5 se ilustra una disposición particularmente conveniente para ventilar el sello cuando se usa una disposición segmentada.

La Figura 5A muestra una vista frontal de un segmento de sello 210 que es sustancialmente del tipo descrito anteriormente. Puede notarse que ambos bordes circunferenciales exteriores 225 y 226 del primer sello de hoja 220 se han aliviado, y como tal no se extienden completamente al extremo del segmento de sello 220. En contraste, los segundos sellos de hojas 230 se extienden completamente al extremo del segmento 220 de manera que sus bordes circunferenciales 235 y 236 correspondientes pueden verse axialmente detrás del primer sello de hoja 210.

Como se ve en la Figura 5B, cuando los segmentos de sello 210a, 210b adyacentes se ensamblan en un sello completo, las porciones aliviadas de los bordes circunferenciales 225a y 226b adyacentes forman una ranura de ventilación 229. En contraste, la separación entre otros componentes del sello (por ejemplo las correderas 250a y 250b) se minimiza, de manera que no hay sustancialmente fuga entre las secciones extremas del sello.

La Figura 6 muestra una serie de vistas de un segmento de sello 310 de acuerdo con una modalidad adicional de la invención. Esta modalidad es sustancialmente similar a las descritas anteriormente, pero incluye la adición de elementos tridimensionales de control de flujo 353 en la superficie de sellado 352.

Los elementos tridimensionales de control de flujo 353 se proporcionan para optimizar la película formada entre el cuerpo giratorio y la corredera durante el estado operativo. Por ejemplo, los elementos de control de flujo pueden disponerse para aumentar el grosor de la película. Se apreciará que los elementos de control de flujo particulares utilizados pueden depender de la configuración operativa del sello (tal como las condiciones de flujo pretendidas y las dimensiones del espacio a sellarse). Como tal, el experto puede optimizar los elementos de control de flujo para una aplicación particular por la optimización normal. En el ejemplo ilustrado, los elementos de control de flujo 353 comprenden una serie de ranuras formadas en la superficie de sellado 352. Las ranuras 353 se separan circunferencialmente alrededor de la superficie de sellado del segmento de sello. Cada ranura 353 es generalmente lineal y se extiende a lo largo de una longitud La de la superficie de sellado en la dirección axial del conjunto de sello. A medida que las ranuras se inclinan además en relación con la dirección axial, se extienden además a lo largo de una longitud Lc en la dirección circunferencial. Las dimensiones y la geometría de las ranuras pueden optimizarse para una aplicación particular, por ejemplo las ranuras podrían ser curvas o tener un ángulo variable. Se apreciará que el ángulo de orientación y/o la longitud (en cualquier dirección) pueden depender de las condiciones de flujo local alrededor del sello. Por ejemplo, si bien el flujo de fluido es generalmente de naturaleza axial, la superficie giratoria del rotor 1 proporcionará un componente circunferencial al flujo dentro de la película.

En adición a aumentar la rigidez de la película, los elementos de control de flujo pueden ayudar además a reducir las pérdidas de bordes en las uniones entre segmentos separados de un conjunto de sello segmentado (se apreciará que si bien las pérdidas en tales uniones pueden minimizarse, el sello debe moverse durante el uso y estará sujeto a tolerancias de fabricación de esta manera los pequeños espacios entre los segmentos no pueden evitarse completamente). Como tal, los elementos de control de flujo (por ejemplo, la separación circunferencial entre ranuras) pueden se optimizables a través de la longitud circunferencial de la superficie de sellado, por ejemplo la separación proximal a los bordes puede ser diferente al del centro de un segmento.

Aunque la invención se ha descrito anteriormente con referencia a modalidades preferidas, se apreciará que pueden hacerse diversos cambios o modificaciones sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de sello de hoja (10,10') para su uso en un espacio entre un componente giratorio (1,1') y un componente estacionario (2,2'), el conjunto de sello de hoja (10,10') que comprende:

al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) que tiene una superficie generalmente plana; y, una corredera (50,50',150,250a,250b) acoplada a un extremo distal (22',32') del al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130);

en donde el al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) mantiene la corredera (50,50',150,250a,250b) en una primera posición lejos del componente giratorio (1,1') en un estado inoperativo sin presión y mueve la corredera (50,50',150,250a,250b) a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, el componente giratorio (1,1') en un estado operativo presurizado; y, caracterizado porque, el al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) está inclinado en la dirección de cualquier flujo de fluido a través del espacio en ambas posiciones.

2. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) se inclina de manera que se extiende axialmente hacia atrás, a lo largo de una dirección axial del conjunto, hacia un lado de baja presión (LP) del sello.

3. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende un primer sello de hoja (20,20',120) que tiene una superficie generalmente plana; y un segundo sello de hoja (30,30',130), separado a lo largo de una dirección axial del espacio desde el primer sello de hoja (20,20',120), el segundo sello de hoja (30,30',130) que tiene una superficie generalmente plana;

en donde la corredera (50,50',150,250a,250b) se acopla a un extremo distal (22',32') del primer y segundo sellos de hoja (20,20',120,30,30',130);

en donde el primer y segundo sellos de hoja (20,20',120,30,30',130) mantienen la corredera (50,50',150,250a,250b) en una primera posición lejos del componente giratorio (1,1') en un estado inoperativo sin presión y mueven la corredera (50,50',150,250a,250b) a una segunda posición, cerca de, pero sin ponerse en contacto con, el componente giratorio (1,1') en un estado operativo presurizado; en donde una cavidad (C) se define por el primer sello de hoja (20,20',120), el segundo sello de hoja (30,30',130) y la corredera (50,50',150,250a,250b); y, en donde el primer sello de hoja (20,20',120) se ventila de manera que la cavidad (C) se presuriza cuando el componente giratorio (1,1') está en el estado operativo presurizado.

4. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 3, en donde el primer sello de hoja (20,20',120) es el lado de alta presión (HP) del conjunto de sello (10,10'), y la cavidad (C) puede ventilarse al lado de alta presión (HP) del conjunto de sello (10,10') en el estado operativo.

5. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 3 o 4, en donde el primer sello de hoja (20,20',120) incluye una o más aberturas que se extienden a través del grosor axial completo del primer sello de hoja (20, 20',120).

6. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 3 a la 5, en donde el conjunto de sello de hoja (10,10') está formado por una pluralidad de segmentos arqueados (110,210,310); y,

en donde la ventilación del primer sello de hoja (20,20”,120) está provisto de un espacio de holgura (229) entre los sellos de hoja de los segmentos adyacentes (110,210,310).

7. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 6, en donde el primer sello de hoja (20,20',120) de cada segmento (110,210,310) tiene una longitud de accionamiento reducida en relación con el segundo sello de hoja (30,30',130) del mismo segmento (110,210,310).

8. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 6 o 7, en donde cada segmento (110,210,310) comprende:

un segmento de soporte (40,40',140) acoplado a un extremo proximal (21',31') del al menos un sello de hoja (20,20',120,30,30',130) para conectar fijamente el conjunto de sello de hoja (10,10') al componente estacionario (2,2'); y, en donde la corredera (50,50',150,250a,250b) está provista de un grosor radial que varía circunferencialmente.

9. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 8, en donde la corredera (50,50',150,250a,250b) tiene un grosor radial mínimo en el centro (155) de la corredera (50,50',150,250a,250b) y un grosor radial máximo en las regiones exteriores (156, 157) de la corredera (50,50',150,250a,250b), la corredera (50,50',150,250a,250b) que tiene una superficie de sellado arqueada en el lado del rotor y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja.

10. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 8 o 9, en donde el segmento de soporte (40,40',140) tiene un grosor radial que varía circunferencialmente, el segmento de soporte (40,40',140) que tiene un grosor radial máximo en el centro (145) del segmento (40,40',140) y un grosor radial mínimo en las regiones exteriores (146, 147) del segmento (40,40',140); y, en donde el segmento de soporte (40,40',140) tiene una superficie exterior arqueada en el lado del estator y una superficie sustancialmente lineal en la interfaz con el sello de hoja (20,20',120,30,30',130).

11. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el sello segmentado comprende una pluralidad de sellos de hoja (20,20',120,30,30',130) que actúan entre superficies lineales separadas sustancialmente paralelas de la corredera (50,50',150,250a,250b) y el segmento de soporte (40,40',140).

12. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la corredera (50,50',150,250a,250b) comprende una superficie de sellado (52,152,352) que corresponde sustancialmente al perfil del componente giratorio (1,1') y en donde la superficie de sellado (52,152,352) comprende al menos un elemento de control de flujo (353).

13. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 12, en donde el al menos un elemento de control de flujo (353) comprende al menos una nervadura o ranura formada en la superficie de sellado (52,152,352).

14. Un conjunto de sello de hoja (10,10') como se reivindica en la reivindicación 13, en donde el elemento de control de flujo (353) comprende una pluralidad de ranuras o nervaduras separadas circunferencialmente alrededor de la superficie de sellado.

15. Un conjunto de sello de hoja como se reivindica en la reivindicación 13 o 14, en donde la, o cada, ranura o nervadura puede extenderse a lo largo de una longitud de la superficie de sellado (52,152,352) en la dirección axial del conjunto de sello y se inclina en relación con la dirección axial.