PT1783406E - Concepções de juntas de escova melhoradas para turbinas e aparelhos rotativos similares - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "CONCEPÇÕES DE JUNTAS DE ESCOVA MELHORADAS PARA TURBINAS E APARELHOS ROTATIVOS SIMILARES" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se, de um modo geral, a concepções de juntas de escova melhoradas para utilização em turbinas, tais como turbinas de vapor e gás e noutros aparelhos que procedam à extracção de trabalho a partir da expansão de um fluido activo e, em particular, a um conjunto retráctil de segmentos de empanque possuindo, pelo menos, uma junta de escova. 2. Breve Descrição da Técnica Anterior A utilização de turbinas de fluxo axial de fluido com comportamento elástico, tais como as turbinas de vapor de fluxo axial, desempenha um papel muito importante na produção de energia eléctrica na nossa sociedade. Frequentemente, numa central de energia típica, existirá um determinado número de turbinas a vapor accionando, cada, um ou mais geradores de energia eléctrica.

Em geral, cada turbina de vapor compreende um veio rotativo 1 apoiado por rolamentos que estão incorporados num alojamento ou corpo. Para fazer rodar o veio de rotor utilizando a quantidade de movimento de vapor sobreaquecido (vapor sobreaquecido para uma turbina de vapor e gases de combustão de hidrocarbonetos para uma turbina de "gás")/· dispõe-se, sequencialmente, uma série de andares de turbina ao longo do eixo do veio. Proporciona-se uma caldeira, tipicamente situada no exterior do corpo de turbina, com o fim de produzir vapor para accionar a turbina. No exterior do corpo de turbina existem tubos de vapor que são utilizados para a condução do vapor desde a caldeira até à turbina. As turbinas são, tipicamente, classificadas pela pressão ou gama de pressões às quais funcionam. Um revestimento protector, denominado blindagem, está ligado à extremidade do corpo de turbina. Na extremidade da blindagem existe um tubo (o tubo de embocadura) que se une ao tubo proveniente da caldeira, sendo a ligação estanque do tubo de embocadura ao tubo de fornecimento de vapor efectuada por anéis de vedação denominados anéis de embocadura; os anéis de embocadura compreendem dois conjuntos de anéis que se encaixam, um conjunto disposto no exterior do tubo de embocadura e o outro no interior do tubo de vapor dentro do qual o tubo de embocadura se introduz. Mostra-se um exemplo deste tipo de união de expansão no documento U.S. 2863632 de Miller (cuja divulgação é aqui incluída como referência).

Cada andar de pressão da turbina possui um rotor de turbina. Cada rotor possui uma pluralidade de pás que se estendem radialmente a uma distância predeterminada do veio, em direcção a uma capa de blindagem (i. e., cobertura), que se estende de modo circunferencial, que está fixa às partes respigadas das pás. Instala-se um diafragma estacionário por trás de cada rotor numa união circunferencial formada no corpo 2 de turbina. A estrutura interna do diafragma define um anel de bocais de vapor dispostos de modo circunferencial em torno do rotor. Estes bocais estão situados na mesma posição radial que a das pás no seu rotor associado. Os bocais encaminham ao vapor (ou outro fluido activo) que entra naquele andar e conduzem-no para as pás. Para estabelecer uma "junta terminal" com a capa de blindagem de cada rotor de turbina, um anel de segmentos de bandas de derrame é apoiado a partir do diafragma estacionário em cada andar com empanque que se estende até à capa de blindagem rotativa (estando a capa ligada às pás, que estão fixas ao rotor, que é rotativo) . À medida que o vapor flúi através da turbina, uma parte da sua quantidade de movimento linear é transformada na quantidade de movimento angular das pás de rotor em cada andar de turbina, transmitindo, desse modo, momento de torção ao veio de turbina. Em andares a jusante é frequentemente necessário aumentar o comprimento das pás de rotor e o tamanho dos diafragmas associados com o fim de extrair energia cinética do fluido activo a uma pressão reduzida.

Um problema principal na concepção de turbina prende-se com a qualidade das juntas de vedação de vapor entre os vários componentes estacionários e rotativos ao longo do trajecto de fluxo de vapor na turbina. Em geral, existem diversas localizações dentro da turbina em que tais juntas de vedação têm de ser estabelecidas para assegurar rendimentos de turbina elevados.

Uma primeira localização em que são necessárias as juntas de vedação de vapor é entre a parte externa de cada rotor e o seu diafragma associado e têm sido efectuadas utilizando um anel de banda de derrame segmentado do tipo divulgado na Patente U.S. N° 5547340, aqui incluída como referência. Durante as 3 operações de arranque, quando o rotor apresenta modos de baixa frequência de funcionamento em torno do seu eixo, as partes terminais da estrutura rígida do tipo alheta (e. g., juntas de alheta) projectando-se ao longo dos segmentos de banda de derrame tendem a roçar na e/ou cortar a capa de blindagem do rotor associado, provocando aí danos durante o processo de arranque. As únicas defesas oferecidas contra tal acção de atrito consistem em conceber as bandas de derrame de modo a existir folga suficiente entre as partes terminais das alhetas nas bandas de derrame e a capa de blindagem do rotor. Esta abordagem, contudo, resulta em degradação da junta terminal, permitindo que o vapor passe através da zona de folga e não através e sobre as pás do rotor, reduzindo, desse modo, o desempenho da turbina.

Uma segunda localização em que são necessárias as juntas de vedação de vapor é entre o rotor e o veio de turbina. A criação de juntas de vedação em tais zonas tem sido, geralmente, tratada ao longo dos anos instalando um empanque segmentado entre o rotor e o veio de turbina em cada andar de turbina. 0 empanque consiste, tipicamente, numa primeira estrutura de anel com múltiplas filas de alhetas (i. e., denteado de junta) numa das partes e numa segunda estrutura com múltiplas filas de saliências de superfície que correspondem às alhetas. A primeira estrutura de anel é, tipicamente, montada a partir do diafragma associado e a segunda estrutura de anel é, tipicamente, montada no veio de turbina. Conjuntamente, as filas correspondentes e alinhadas das estruturas de alhetas e saliências criam uma junta de vedação do tipo labirinto que representa um trajecto de fluxo de impedância elevada para o vapor pressurizado. Contudo, durante o arranque, os modos de baixa frequência de funcionamento em torno do eixo de turbina tendem a provocar o 4 movimento radial, para o exterior e interior, das partes terminais de cada fila de alhetas; além disso, a expansão térmica diferencial, provocada à medida que o fluido activo quente é admitido nos andares e em que cada um aquece até à temperatura de funcionamento, pode agravar os danos no empanque. Para evitar o atrito e danos em tais estruturas de anel de empanque, é necessário conceber as alhetas e as saliências de superfície com folga suficiente para evitar o atrito nas partes terminais durante o arranque. Isto, contudo, degrada, necessariamente, a qualidade da junta de labirinto.

Nas Patentes U.S. N° 4436311 e 5395124 de Brandon (cujas divulgações são aqui incluídas como referência), o problema do atrito na parte terminal de alheta na concepção de anel de empanque tem sido tratado, proporcionando uma estrutura de anel de empanque segmentada e retráctil entre cada rotor e veio de turbina. 0 modo como esta concepção melhora a qualidade da junta de labirinto descreve-se em seguida. Durante a operação de arranque, quando a vibração de rotor de baixa frequência é predominante, os segmentos de anel de empanque montados no diafragma são impulsionados, por meio de uma mola, afastando-se numa direcção radial relativamente ao veio de turbina, reduzindo o risco de atrito na parte terminal de alheta e danos no anel de empanque. À medida que o rotor aumenta a sua velocidade angular, a vibração de baixa frequência é, naturalmente, reduzida. Os segmentos do empanque são forçados a moverem-se para mais próximo (para dentro de modo radial) do veio de turbina pela pressão de vapor, melhorando a qualidade da junta de labirinto entre as alhetas e as correspondentes saliências de superfície oposta, melhorando, desse modo o rendimento da turbina.

Divulga-se uma solução alternativa para o problema do 5 atrito na parte terminal de alheta, no empanque, no Pedido de

Publicação de Patente UK N° GB 2301635 A. Nesta Publicação de

Patente UK, é referida a instalação de um elemento do tipo escova entre um par de alhetas estendendo-se a partir dos segmentos de anel de empanque montados no diafragma. A função da junta de escova consiste em melhorar a qualidade da junta de labirinto durante todas as fases do funcionamento. A maior lacuna desta concepção é que, contudo, durante as operações de arranque, o modo de protecção das partes terminais das juntas de alhetas só se consegue com a concepção de uma folga elevada. Consequentemente, em virtude destes requisitos de folga elevada, a qualidade da junta de labirinto, proporcionada por esta concepção de junta de vedação por empanque de técnica anterior, fica necessariamente comprometida. Várias outras patentes descrevem a utilização de juntas de escova em turbinas, tais como, os documentos U.S. 4971336 de Ferguson, U.S. 5599026 de Sanders et ai., U.S. 5474306 de Bagepalli et ai., e U.S. 5749584 de Skinner et al. (cujas divulgações são aqui incluídas como referência). Nestas concepções, as juntas de escova são concebidas para serem fixas e imóveis. Muitas das mais recentes concepções de junta de escova proporcionam as escovas inclinadas com um ângulo relativamente ao raio da turbina (sendo o centro definido por intermédio do veio de turbina rotativo). Como explica o documento de Skinner et al., as máquinas existentes com juntas de vedação retrácteis (e. g., como descrito por Brandon) podem ser readaptadas para uma junta de escova substituindo uma do denteado de labirinto, mas quando utilizadas com um empanque retráctil o documento de Skinner et al. explica que as extremidades de cada junta de escova disposta num segmento de empanque retráctil têm de ser cortadas ao longo do raio para 6 proporcionar uma superfície nivelada em cada um dos segmentos para que haja uma união apropriada quando as juntas se engatam umas nas outras de modo a formarem a estrutura de anel. Devido à inclinação das escovas relativamente à extremidade plana da junta de escova disposta ao longo do raio, a concepção de Skinner et al inclui uma pequena abertura na junta de escova. 0 documento EP-A-0911554 descreve segmentos de anel de junta de labirinto retrácteis dotados com uma junta de escova formada por intermédio de cerdas inclinadas com um ângulo de 45°. Consequentemente, aparece uma zona triangular vazia na extremidade de cada segmento, criando uma abertura como na concepção de Skinner et al.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção proporciona um conjunto de segmentos de empanque retrácteis para um aparelho que extrai trabalho a partir da expansão de um fluido activo gasoso, compreendendo o referido aparelho um veio rotativo disposto num corpo, sendo, em funcionamento, o referido conjunto retráctil de segmentos de empanque disposto num anel centrado num eixo definido pelo referido veio de modo a proporcionar uma junta de vedação em torno dele, possuindo cada segmento de empanque retráctil: uma superfície interna para criar uma vedação de encontro ao referido veio; uma superfície externa apoiando uma extensão perfilada em T; envolvendo as referidas superfícies interna e externa e a referida extensão as extremidades laterais comuns opostas cortadas paralelamente aos raios do referido eixo; e, pelo menos, uma junta de escova disposta na superfície interna, possuindo a referida, pelo menos uma, junta de escova 7 extremidades opostas, sendo, pelo menos, uma das referidas extremidades cortada de modo não paralelo aos raios do referido eixo; caracterizado por: cada um dos referidos segmentos de empanque possuir uma mola associada ou meio semelhante por intermédio do qual os referidos segmentos adjacentes são impulsionados de modo a afastarem-se uns do outros na direcção circunferencial do referido anel; e uma extremidade da referida junta de escova de um respectivo segmento de empanque que é cortada de modo não paralelo aos raios do referido eixo, se estender para além de uma das referidas extremidades laterais comuns e engatar-se numa extremidade de uma junta de escova de um segmento de empanque adjacente. 0 documento EP-A-0989342 divulga um segmento de empanque híbrido para um aparelho que extrai trabalho a partir da expansão de um gás activo. 0 segmento inclui uma pluralidade de alhetas e uma junta de escova, para criar uma vedação de encontro a um veio rotativo do aparelho. Em funcionamento, uma pluralidade de referidos segmentos são fixos numa relação extremidade-a-extremidade para proporcionarem uma junta de anel não retráctil, fixa, centrada num eixo definido pelo veio. A junta de escova possui ambas as extremidades cortadas de modo não paralelo aos raios do referido eixo. A superfície externa de cada elemento de empanque apoia uma extensão perfilada em T por intermédio da qual o segmento de empanque se fixa de modo não retráctil ao aparelho. 8

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Com o fim de se proporcionar uma melhor compreensão da invenção, descrevem-se, de seguida, algumas das suas formas de realização, que são dadas apenas a título de exemplo, fazendo referência aos desenhos nos quais: A Fig. 1 é uma vista em corte de um andar de turbina convencional incluindo uma forma de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque de acordo com a invenção;

As Figs. 2A e 2B são vistas em perspectiva de extremidades opostas de um segmento de empanque. A Fig. 3 ilustra uma vista lateral que mostra segmentos de empanque adjacentes separados um do outro. A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de um entalhe no lado de um segmento de empanque para admissão de vapor por trás do empanque durante o arranque e a paragem.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇAO PREFERIDAS

Fez-se, primeiramente, referência às patentes anteriormente mencionadas na secção de Antecedentes para se proporcionar as especificações e detalhes respeitantes a juntas de labirinto e segmentos de empanque retrácteis. Como se indicou na secção de Antecedentes, o vapor (exemplificado nesta secção como o fluido activo) é canalizado, em cada andar, por um bocal no diafragma para as pás, estando o diafragma ligado ao corpo não móvel e 9 estando as pás ligadas ao veio rotativo da turbina.

Como se mostra na Fig. 1, um corte através de uma turbina revela o corpo 101 no gual está montado um diafragma 103 separando andares adjacentes. O fluxo de vapor proveniente do andar anterior é canalizado através do bocal 105 (uma abertura formada) no diafragma de modo a colidir com as pás 107 de turbina. Cada pá liga-se, por uma base 109, ao veio 111 de turbina. A circunferência na extremidade das pás é coroada por uma blindagem 113 circunferencial. 0 vapor é impedido de contornar a pá e passar por cima da blindagem por uma junta 115 terminal; o vapor não reflui entre a junta terminal e a blindagem porgue não consegue fluir de uma zona de pressão mais baixa para uma zona de pressão mais elevada (sendo as zonas para a esquerda na Fig. 1 de pressão mais baixa do gue as zonas para a direita). Uma junta 115 terminal correspondente está presente no andar de pás seguinte, a jusante. Embora o vapor não possa evitar o bocal devido a refluir através da junta 115 (i. e., para a direita na Figura), pode perder-se entre o diafragma e o veio. Consequentemente, esta é outra localização em que se utiliza empanque. Recapitulando, o vapor proveniente de um andar anterior colide com a pá e dirige-se para o andar seguinte, por um bocal no diafragma, dirigindo-se ao grupo seguinte de pás. Deve impedir-se que o vapor que entra no andar se escape em torno do diafragma com o bocal; é impedido de refluir para montante devido às pressões mais elevadas, de passar em torno do veio por intermédio do empanque 117 adjacente ao veio, e de contornar a pá por intermédio da junta 115 terminal. O empanque entre o diafragma e o veio é retráctil e é, de um modo preferido, do tipo labirinto. O empanque 117 é disposto no diafragma e inclui uma série de alhetas 119 cujas 10 extremidades se situam adjacentes às correspondentes saliências 121 do veio, algumas das quais sao aumentadas, todas elas proporcionando a folga apropriada e um trajecto tortuoso (labiríntico) de resistência elevada e, por este motivo, constituem uma junta de vedação. 0 empanque pode ser predisposto em direcção ao veio com uma mola. 0 empanque possui a geometria de um anel e é proporcionado como uma pluralidade de segmentos, tipicamente seis, sendo utilizados numa aplicação de pressão elevada. Em virtude deste empanque, o vapor que sai das pás do andar anterior é canalizado através do bocal e não se perde em torno do diafragma. Deve ser entendido que uma junta de labirinto não necessita de possuir alhetas sólidas para proporcionar um labirinto. Por exemplo, uma ou mais alhetas podem ser substituídas por uma junta de escova, ou toda a superfície interna em que estão dispostas as alhetas pode ser uma escova. Em qualquer destes casos, é estabelecido um trajecto de fluxo tortuoso, sendo, por este motivo, formada uma junta de labirinto.

Os segmentos de empanque retrácteis são arqueados. Mostram-se vistas em perspectiva de extremidades opostas de um segmento nas Figs. 2A e 2B. Cada segmento 201 possui um corpo 202 principal com extremidades 203a e 203b que são, de um modo preferido, paralelas ao raio axial da turbina (i. e., o raio da turbina em corte quando se observa axialmente ao longo do veio), embora nao necessitem de o ser. A superfície 205 radialmente interna do segmento (i. e., o lado virado para o veio) é proporcionada com uma pluralidade de alhetas 207 que podem possuir a mesma ou diferentes cotas a partir da superfície interna. A superfície 206 radialmente externa possui uma extensão perfilada em T definindo rebordos 209a/209b opostos que engatam numa reentrância perfilada de modo correspondente no 11 diafragma, como se mostra na Fig. 1. A parte de pescoço 211, ligando a superfície radialmente externa do segmento de empanque aos rebordos, recebe uma saliência correspondente do diafragma. 0 pescoço, em cada extremidade do segmento, é, de um modo preferido, proporcionado com um furo 215. Cada um dos furos, nos segmentos adjacentes/contíguos, recebe uma mola (ou meio semelhante); as molas predispõem os segmentos com uma distância uns dos outros. Como anteriormente se indicou, prefere-se que estes segmentos incluam meios para admissão de vapor por trás da junta de vedação, como posteriormente se discutirá; quando a turbina atinge a pressão de funcionamento, a pressão força os pescoços dos segmentos a encaixar nas saliências correspondentes no diafragma e a formar uma junta de vedação de forma a que o vapor tenha de passar através do bocal ou tente atravessar a junta de labirinto.

Na forma de realização mostrada nas Figs. 2A e 2B, uma secção central do segmento em que se pode proporcionar uma alheta foi substituída por uma junta de escova. A junta compreende, geralmente, um suporte 217 no qual se dispõe uma multiplicidade de cerdas 219. Como se mostra, e como se descreve na técnica, as cerdas são, de um modo preferido, inclinadas (angulares) em relação ao raio (axial) da turbina. Verificou-se que o alegado problema identificado por Skinner et al., que as extremidades das juntas de escova, tal como as extremidades de segmento de empanque, têm de ser dispostas ao longo do raio da turbina, não é uma limitação. Como se mostra nas Figs. 2A e 2B, numa extremidade do segmento a junta de escova é cortada com um ângulo que se estende para além da extremidade do segmento (e. g. , Fig. 2A) e a outra extremidade da junta de escova na extremidade oposta desse segmento é cortada com um ângulo que se estende sobre o segmento (e. g., Fig. 2B). Deste modo, as 12 extremidades da junta de escova não ficam dispostas ao longo do raio da turbina. Prefere-se que a extremidade da junta de escova seja cortada de forma a que a superfície 221 inferior (ou externa) do suporte fique, essencialmente, coincidente com a união entre a superfície 205 interna e a extremidade 203a/b de segmento.

Esta invenção proporciona uma vantagem significativa relativamente ao sistema descrito por Skinner et al. devido à presente junta de escova não possuir zonas em que as cerdas não estejam presentes. Nesta indústria, a junta de vedação formada por uma junta de escova é, tipicamente, determinada em relação a uma alheta teórica numa junta de labirinto. Devido a uma junta de escova não ser sólida, ocorre algum fluxo através dela, mesmo quando a escova está em contacto linear com o veio. Faz-se um teste de pressão para determinar as fugas de uma junta de escova em contacto linear. Este valor de fugas é, depois, utilizado para recalcular a folga entre uma alheta teórica numa junta de labirinto; isto é, dada a queda de pressão no teste, é recalculada a área entre a extremidade da alheta e o veio (a alheta é sólida pelo que nenhum fluido activo flúi através dela) para se obter uma área efectiva de fugas para a junta de escova. Se for assumida a mesma área efectiva de fugas para a junta de escova per se descrita por Skinner et al. e para a da presente invenção, adicionando os espaços formados pelas cerdas em falta na junta de Skinner et al. resulta numa área de fugas, na junta de Skinner et al., significativamente maior do que para a presente junta. A área de fugas está relacionada com o diâmetro da junta. Utilizando uma junta de escova de 36" (aproximadamente 915 mm) de diâmetro, a junta de escova de Skinner et al. possui uma quantidade de fugas 47% maior do que a presente junta de escova e com uma junta de escova de 10" (aproximadamente 254 mm) 13 de diâmetro, a presente junta possui uma quantidade de fugas 264% inferior.

Em funcionamento transitório durante o arranque, os segmentos estão retraídos e predispostos para fora de modo radial; isto permite que o veio rode lentamente com alguma oscilação ou vibração sem que as saliências 121 no veio provoquem impacto e danos nas alhetas no empanque. À medida que a pressão de vapor aumenta e a velocidade e temperatura de funcionamento da turbina sobem, o empanque contrai-se em torno do veio. Como se mostra na Fig. 3, os segmentos de empanque adjacentes estão separados e são afastados por uma mola 301 (uma mola helicoidal que se mostra na figura) . Na extremidade de uma junta de escova, a junta é cortada com um ângulo que se estende para além da extremidade do segmento para proporcionar uma espécie de lingueta 303. A extremidade correspondente do segmento adjacente é proporcionada com o corte de junta de escova com um ângulo que se estende sobre a superfície do segmento para proporcionar uma reentrância 305. À medida que os segmentos se aproximam para formar um anel, as extremidades opostas dos segmentos adjacentes encontram-se e ficam niveladas, e a parte de lingueta do segmento de junta de escova de um segmento de empanque engata na reentrância do segmento contíguo adjacente. Deste modo, esta invenção evita o problema inerente ao dispositivo de Skinner et al., em que existe um pequeno furo ou espaço na junta de escova em cada união entre segmentos de empanque. Além disso, a junta de escova (ou uma das diversas juntas de escova) pode ser proporcionada como uma junta de escova flutuante.

Ainda relativamente a funcionamento transitório, como se indicou anteriormente, durante o arranque existem, 14 frequentemente, questões com gradientes térmicos e a expansão e alinhamento dissonantes, bem como, problemas de vibração. Para evitar danos no empanque, é, efectivamente, desejável libertar o empanque do veio. Consequentemente, prefere-se o empanque retráctil-contráctil como se descreve no documento U.S. 4436311 de Brandon (cuja divulgação é aqui incluída como referência); essencialmente, este empanque é radialmente móvel e auto-ajustável. Este empanque compreende um anel de segmentos de empanque, cada separado dos seus adjacentes por uma mola, o que força o anel a adoptar uma circunferência maior e, por este motivo, com uma distância ao veio de turbina; naturalmente que os segmentos inferiores no anel se afastam do veio devido à gravidade. Com o fim de forçar o movimento dos segmentos em direcção ao veio, proporciona-se o acesso do fluido activo (vapor) à superfície a montante radialmente externa do segmento; tal acesso pode ser proporcionado como um furo 307 na parede do diafragma, como se mostra na Fig. 1, de forma a que o vapor seja admitido livremente por trás do empanque. Alternativamente, ou além disso, como se mostra na Fig. 4, pode proporcionar-se uma reentrância ou canal 401 ou outro meio de canalização na superfície 206 radialmente externa, no pescoço 211 e num dos rebordos 209 do segmento, eficaz para admissão do fluido activo por trás da superfície externa e para forçar o movimento do segmento em direcção ao veio. A parte de rebordo da extensão perfilada em T na superfície externa do segmento, que se mostra na Fig. 4, também pode ser proporcionada com uma reentrância ou fenda 403, perpendicular ao arco de circunferência do segmento, para recepção de uma mola (de lâminas) ou alinhamento para posterior predisposição e/ou alinhamento do segmento. Em funcionamento, quando a turbina está parada e o vapor é admitido para pôr a turbina a funcionar, as molas nas extremidades dos segmentos forçam o anel de segmentos a adoptar um diâmetro maior 15 e, deste modo, a ficar afastado do veio. Enquanto assim predisposto, existirão espaços entre os segmentos, e aqueles espaços e/ou o canal anteriormente mencionado admitem o vapor por trás do segmento associado a um diafragma particular, à medida que a pressão de vapor aumenta, forçando o diâmetro de anel a diminuir e a constituir uma junta de vedação em torno do veio.

Será entendido que as formas de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque proporcionam uma concepção de junta de escova melhorada para utilização na criação de juntas de vedação superiores em turbinas, evitando as deficiências e desvantagens das concepções de junta de escova de técnica anterior.

Será entendido que as formas de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque proporcionam uma tal concepção de junta de escova que reduz, efectivamente, o desgaste de peças de turbina proporcionando juntas de vedação melhoradas entre cada andar da turbina por intermédio de ajuste das oscilações radiais transitórias do rotor e veio de turbina durante o funcionamento.

Será entendido que as formas de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque proporcionam um anel melhorado de empanque segmentado para utilização numa turbina elástica, em que é proporcionada uma junta de vedação melhorada entre o suporte de anel de empanque e o seu rotor.

Será entendido que as formas de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque proporcionam um empanque retráctil melhorado para utilização numa turbina elástica, em 16 que é formada uma junta de vedação melhorada entre o empanque retráctil e o rotor de turbina por meio de alhetas e de, pelo menos, uma linha de elementos de cerdas (i. e., uma junta de escova) dispostos entre eles.

Será entendido que as formas de realização de um conjunto retráctil de segmentos de empanque proporcionam um empanque de junta de escova retráctil que proporciona uma junta de escova continua, sem aberturas, como se mostra na técnica anterior, com as juntas de escova no empanque retráctil. A descrição antecedente tenciona ser ilustrativa e não limitativa. Várias mudanças, modificações e acrescentos podem tornar-se evidentes para os especialistas após uma análise cuidada desta descrição, sendo a invenção limitada apenas pelas reivindicações.

Lisboa, 12 de Outubro de 2010 17

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Conjunto de segmentos (20) de empanque retrácteis para um aparelho que extrai trabalho a partir da expansão de um fluido activo gasoso, compreendendo o referido aparelho um veio (111) rotativo disposto num corpo (101), sendo, em funcionamento, o referido conjunto retráctil de segmentos de empanque disposto num anel centrado num eixo definido pelo referido veio de modo a proporcionar uma junta de vedação em torno dele, possuindo cada segmento de empanque retráctil: uma superfície (205) interna para criar uma vedação de encontro ao referido veio; uma superfície (206) externa apoiando uma extensão (209, 211) perfilada em T; envolvendo as referidas superfícies (205, 206) interna e externa e a referida extensão (209, 211) as extremidades (203a, 203b) laterais comuns opostas cortadas paralelamente aos raios do referido eixo; e, pelo menos, uma junta (219) de escova disposta na superfície interna, possuindo a referida, pelo menos uma, junta de escova extremidades opostas, sendo, pelo menos, uma das referidas extremidades cortada de modo não paralelo aos raios do referido eixo; caracterizado por: cada um dos referidos segmentos de empanque possuir uma mola associada ou meio (301) semelhante por intermédio do qual os referidos segmentos adjacentes são impulsionados de modo a afastarem-se uns do outros na direcção circunferencial do referido anel; e 1 uma extremidade da referida junta de escova de um respectivo segmento de empanque que é cortada de modo não paralelo aos raios do referido eixo, se estender para além de uma das referidas extremidades (203a, 203b) laterais comuns e engatar-se numa extremidade de uma junta de escova de um segmento de empanque adjacente.
2. 2. Conjunto como reivindicado na reivindicação 1, em que ambas as extremidades da referida, pelo menos uma, junta de escova são cortadas de modo não paralelo aos raios do referido eixo.
3. 3. Conjunto como reivindicado na reivindicação 2, sendo uma das referidas extremidades (303) cortada de modo angular para formar uma lingueta estendendo-se para além da extremidade de segmento e sendo a outra das referidas extremidades (305) cortada com o mesmo ângulo relativamente ao referido segmento para proporcionar uma reentrância de recepção para uma lingueta formada por intermédio de uma junta de escova noutro referido segmento de empanque.
4. 4. Conjunto como reivindicado na reivindicação 2 ou 3, em que a referida, pelo menos uma, junta de escova compreende cerdas (219) dispostas num suporte (217), sendo as referidas extremidades da junta de escova dispostas de um modo tal que as extremidades respectivas de uma superfície (221) inferior do suporte, que em funcionamento é a sua superfície mais externa radialmente, coincidem, substancialmente, com a união entre a referida superfície (205) interna e as extremidades (203a, 203b) de segmento. 2
5. 5. Conjunto como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo uma pluralidade de referidas juntas de escova.
6. 6. Conjunto como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a referida superfície interna inclui uma pluralidade de alhetas (119) .
7. 7. Conjunto como reivindicado na reivindicação 6, em que as referidas alhetas se estendem a distâncias diferentes da referida superfície interna.
8. 8. Aparelho que extrai trabalho a partir da expansão de um fluido activo gasoso, compreendendo o referido aparelho um veio (111) rotativo e uma junta de vedação suportados por um corpo (101), compreendendo a referida junta de vedação um conjunto de segmentos (201) de empanque retrácteis, como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, disposto num anel centrado num eixo definido pelo referido veio.
9. 9. Aparelho como reivindicado na reivindicação 8, em que as referidas extensões perfiladas em T são recebidas numa reentrância perfilada de modo correspondente num diafragma (103) suportado pelo referido corpo (101) e o referido diafragma está dotado com um furo (307) e/ou os referidos segmentos estão dotados com meios (401) de canalização dispostos de modo a permitirem a entrada dofluido activo na referida reentrância para forçar o movimento dos segmentos em direcção ao veio. Lisboa, 12 de Outubro de 2010 3