RU2622451C2 - Турбомашина, узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, и способ усовершенствования уплотнения - Google Patents
Турбомашина, узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, и способ усовершенствования уплотнения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622451C2 RU2622451C2 RU2012153054A RU2012153054A RU2622451C2 RU 2622451 C2 RU2622451 C2 RU 2622451C2 RU 2012153054 A RU2012153054 A RU 2012153054A RU 2012153054 A RU2012153054 A RU 2012153054A RU 2622451 C2 RU2622451 C2 RU 2622451C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- casing
- turbomachine
- brush seal
- upstream
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F01D9/00—Stators
-
- 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
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- 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
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/162—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of a centrifugal flow wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/165—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
- F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/55—Seals
- F05D2240/56—Brush seals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
- Y10T29/49245—Vane type or other rotary, e.g., fan
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
Турбомашина содержит статор, имеющий кожух, ротор, а также щеточное и лабиринтное уплотнения. Ротор включает рабочее колесо, расположенное внутри кожуха, а щеточное уплотнение расположено между рабочим колесом и кожухом. Выше по потоку перед щеточным уплотнением расположена основная полость, ограниченная углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса. В основной полости, выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, расположена по меньшей мере одна перегородка, проходящая от кожуха к рабочему колесу. Лабиринтное уплотнение расположено ниже по потоку от щеточного уплотнения. Другое изобретение группы относится к узлу указанной выше турбомашины, в котором перегородка имеет верхний и нижний по потоку концы, первую и вторую стороны, проходящие между указанными концами, и обращенную к рабочему колесу поверхность, пересекающую поверхность кожуха у своего верхнего по потоку конца и нижнего по потоку конца. При усовершенствовании уплотнения и снижении вихреобразования в турбомашине размещают щеточное уплотнение между рабочим колесом и кожухом турбомашины. Лабиринтное уплотнение размещают ниже по потоку от щеточного уплотнения. Формируют полость между рабочим колесом и кожухом выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, причем полость ограничена углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса. Размещают в полости по меньшей мере одну перегородку, проходящую к рабочему колесу. Группа изобретений позволяет повысить эффективность щеточного уплотнения за счет снижения вихреобразования перед ним. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты выполнения данного изобретения, рассмотренные в данном документе, в целом относятся к турбомашинам и, более конкретно, к управлению технологической текучей средой под давлением, проходящей между кожухом и рабочим колесом турбомашины.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На протяжении последних лет с повышением стоимости ископаемого топлива существенно возрос интерес, относящихся во многих аспектах к переработке ископаемого топлива. Во время переработки указанного топлива текучие среды транспортируют из мест на суше или в открытом море к перерабатывающим установкам для последующего использования. В других прикладных областях транспортировка текучих сред может выполняться более локально, например, между подсистемами перерабатывающей углеводороды установки, для облегчения распределения к конечным потребителям.
По меньшей мере в некоторых транспортирующих текучие среды станциях используются турбомашины, такие как компрессоры, вентиляторы и/или насосы, которые приводятся в действие газовыми турбинами. Некоторые из этих турбин приводят в действие соответствующую установку для транспортировки текучей среды с помощью редуктора, который либо повышает, либо понижает выходную скорость вращения приводного вала газовой турбины с приведением в соответствие с заданной скоростью вращения приводного вала установки. В других ротационных машинах вместо механических приводов или в сочетании с механическими приводами (т.е. газовыми турбинами) для работы ротационной машины используют приводные электродвигатели или электроприводы.
Независимо от конкретного места расположения, т.е. на суше, в открытом море, под водой и т.д., а также независимо от того, приводится ли турбомашина в действие турбиной или двигателем, постоянно существует необходимость в повышении эффективности, снижении затрат и уменьшении воздействия на окружающую среду от переработки ископаемого топлива и, в частности, от ротационных машин, связанных с подобной переработкой.
В результате постоянно существующей указанной необходимости характеристики ротационных машин продолжают непрерывно совершенствовать. Современные ротационные машины являются не только более скоростными, более эффективными и менее наносящими ущерб окружающей среде, более того, они способны перерабатывать более агрессивные вещества при более высоких температурах и более высоких давлениях, чем это было возможно прежде.
Несмотря на то что эти улучшения получают одобрение, тем не менее существующие в настоящее время технические решения регулирования указанных процессов часто не удовлетворяют требованиям работы в жестких окружающих условиях, к которым приводят подобные улучшения.
Одной областью, в которой существующее положение вызывает особенную озабоченность, является область, связанная с уплотнениями. Как правило, между ротором и статором турбомашины размещены щеточные уплотнения для поддержания перепада давления между верхней и нижней по потоку сторонами щеточного уплотнения. Щеточные уплотнения являются уязвимыми с точки зрения ухудшения эксплуатационных характеристик и возможного повреждения при явлении, которое возникает, когда технологическая текучая среда достигает уплотнения, имея чрезмерные составляющие скорости вращения, и которое часто называют чрезмерным вихреобразованием текучей среды. Ранее с вихреобразованием в технологической текучей среде между ротором и статором боролись, вставляя перед щеточным уплотнением так называемые снижающие вихреобразование компоненты или замедляющие вихреобразование компоненты. Эти компоненты обычно содержат периферические элементы, имеющие проходящие в осевом направлении каналы, которые снижают вихреобразование в проходящей через них технологической текучей среде. При увеличении скорости вращения ротора также возрастает скорость вращения, с которой происходит вихреобразование потока технологической среды. Принудительное проведение имеющих высокую скорость текучих сред через указанные компоненты может привести к снижению эффективности и/или ухудшению эксплуатационных характеристик турбомашины. Такое решение приведено, например, в US 4273510.
Соответственно, существует потребность в турбомашине, способной обеспечить усовершенствованное уплотнение, уменьшить вихреобразование технологической текучей среды и обеспечить более равномерное распределение скорости технологического газа, а также улучшенные эксплуатационные качества турбомашины.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения турбомашина содержит статор, имеющий кожух, ротор, имеющий рабочее колесо, расположенное внутри кожуха, щеточное уплотнение, расположенное между рабочим колесом и кожухом, и по меньшей мере одну перегородку, проходящую от кожуха к рабочему колесу выше по потоку перед щеточным уплотнением.
В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, содержит по меньшей мере одну перегородку, расположенную выше по потоку перед щеточным уплотнением и проходящую от поверхности кожуха к рабочему колесу турбомашины, причем указанная по меньшей мере одна перегородка имеет верхний по потоку конец, нижний по потоку конец, первую сторону, проходящую между указанными верхним и нижним по потоку концами, и вторую сторону, проходящую между указанными верхним и нижним по потоку концами, при этом указанная по меньшей мере одна перегородка дополнительно имеет обращенную к рабочему колесу поверхность, верхний по потоку и нижний по потоку концы которой пересекают указанную поверхность кожуха, причем указанная обращенная к рабочему колесу поверхность выполнена по существу соответствующей рабочему колесу от указанного верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца.
В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения способ усовершенствования уплотнения и снижения вихреобразования в турбомашине включает расположение щеточного уплотнения между рабочим колесом и кожухом турбомашины, обеспечение полости между рабочим колесом и кожухом выше по потоку перед щеточным уплотнением и размещение в полости по меньшей мере одной перегородки, проходящей к рабочему колесу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопроводительные чертежи, которые включены в данное описание и составляют его часть, иллюстрируют один или более вариантов выполнения и объясняют их вместе с описанием. На чертежах:
фиг.1 изображает иллюстративный вариант выполнения;
фиг.2 изображает частичный вид в разрезе щеточного уплотнения в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, показанным на фиг.1;
фиг.3 изображает частичный вид в разрезе в аксонометрии иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.1;
фиг.4 изображает другой вид в разрезе иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.1;
фиг.5 изображает другой иллюстративный вариант выполнения;
фиг.6 изображает частичный вид в разрезе щеточного уплотнения в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, показанным на фиг.5;
фиг.7 изображает частичный вид в разрезе в аксонометрии иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.5;
фиг.8 изображает другой вид в разрезе иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.1;
фиг.9 иллюстрирует анализ иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.1;
фиг.10 иллюстрирует анализ иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.5;
фиг.11 изображает блок-схему способа в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковыми ссылочными позициями на различных чертежах обозначены одинаковые или подобные элементы. Последующее подробное описание не ограничивает данное изобретение, а объем правовой охраны определен в прилагаемой формуле изобретения. Обсуждение последующих вариантов выполнения для упрощения выполняется с использованием терминологии и конструкции, относящихся к турбомашине, содержащей статор и ротор. Однако рассматриваемые в дальнейшем варианты выполнения не ограничиваются этими иллюстративными системами и могут быть использованы в других системах.
Ссылка в данном описании на «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретное свойство, конструкция или характеристика, описанные в отношении какого-либо варианта выполнения, включены по меньшей мере в один вариант выполнения рассматриваемого изобретения. Таким образом, формулировки «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения» в различных местах описания не обязательно относятся к одному варианту выполнения. Кроме того, конкретные свойства, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах выполнения.
Фиг.1-4 показывают иллюстративный вариант выполнения турбомашины 10 в соответствии с изобретением. Турбомашина 10 представляет собой расширительный модуль высокого давления для детандера ОЦР (органического цикла Рэнкина), как показано на фиг.1. Турбомашина 10 содержит статор 12, имеющий кожух 18, и ротор 16, имеющий рабочее колесо 22.
Между рабочим колесом 22 и кожухом 18 турбомашины 10 расположены щеточное уплотнение 24 (обведенное кружком на фиг.1) и лабиринтное уплотнение 26. Фиг.2 показывает частичный вид в разрезе щеточного уплотнения 24, содержащего щетку 28 и крепежный канал 32. Через каждый указанный канал 32, расположенный по периферии уплотнения 24, может быть вставлена резьбовая крепежная деталь для съемного прикрепления уплотнения 24 к кожуху 18.
Отметим, что местоположение щеточного уплотнения 24 в турбомашине 10, более конкретно, между кожухом 18 и рабочим колесом 22, является важным фактором, поскольку скорость вихреобразования в технологической текучей среде между рабочим колесом 22 и кожухом 24 превышает скорость вихреобразования в технологической текучей среде между ротором 16 и статором 18 вследствие отдаленного расположения от оси ротора.
Фиг.3 и 4 показывают частичный вид кожуха 18 и рабочего колеса 22 турбомашины 10. Поверхность 36 кожуха и поверхность 38 рабочего колеса ограничивают ряд полостей, через которые проходит технологическая текучая среда, прежде чем она достигнет щеточного уплотнения 24, а затем лабиринтного уплотнения 26. Как показано на фиг.3 и 4, основная полость 58, ограниченная углубленной поверхностью 36 кожуха и поверхностью 38 рабочего колеса, расположена выше по потоку от щеточного уплотнения 24. В основной полости 58 на кожухе 18 расположена по меньшей мере одна перегородка 14. Перегородка 14 имеет верхний по потоку конец 42, нижний по потоку конец 44, первую сторону 46, проходящую между верхним по потоку концом 42 и нижним по потоку концом 44, и вторую сторону 48, проходящую между указанными концами 42 и 44. Как показано на фиг.3 и 4, перегородка 14 дополнительно имеет обращенную к рабочему колесу поверхность 52, которая пересекает поверхность 36 кожуха у верхнего по потоку конца 42 и нижнего по потоку конца 44. В иллюстративном варианте выполнения перегородка 14 ограничивает плоскость, совпадающую с осью 54 ротора (фиг.4). Кроме того, как следует из фиг.3 и 4, верхний по потоку конец 42 перегородки 14 выходит в радиальном наружном направлении за пределы наружного диаметра 56 рабочего колеса 22.
В иллюстративном варианте выполнения, показанном на фиг.1-4, основная полость 58 также ограничена плоской поверхностью 62, которая проходит по нормали к оси 54 ротора. Как показано на фиг.2 - 4, поверхность 62 кожуха образована верхней по потоку стороной корпуса щеточного уплотнения 24, когда указанное уплотнение установлено в турбомашине 10. Поверхность 36 кожуха также имеет цилиндрическую часть 64, которая пересекает указанную плоскую поверхность 62. Как показано на фиг.1-4, перегородка 14 имеет треугольную форму. Первая сторона указанного треугольника пересекает плоскую поверхность 62 кожуха, вторая сторона треугольника пересекает цилиндрическую поверхность 64, и третья сторона треугольника, которой придана форма рабочего колеса 22, обращена к нему.
При изготовлении перегородка 14 может быть выполнена на корпусе части 24 уплотнения на поверхности 62. Во время установки уплотнения, содержащего перегородку 14, вторая сторона треугольной перегородки 14 может входить в соединение с цилиндрической поверхностью 64 с прикреплением к ней. Такое решение, или конструктивное выполнение специально иным образом, может обеспечить возможность для совместимости перегородки с параметрами щеточного уплотнения 24, установленного в ротационной машине 10.
Как дополнительно показано на фиг.1-4, основная полость 58 расположена между нижней по потоку полостью 66 и верхней по потоку полостью 68. Верхняя по потоку полость расположена дальше от оси 54 ротора, чем нижняя по потоку полость 66. Отметим, что перегородка 14 проходит к нижней по потоку полости 66, а также к верхней по потоку полости 68.
Как показано на фиг.3 и 4, верхняя по потоку полость 68 ограничена противоположными цилиндрическими поверхностями кожуха 18 и колеса 22. Турбомашина 10 дополнительно содержит стабилизирующий зубец 72, проходящий от поверхности 36 кожуха в направлении колеса 22. Зубец 72 расположен между щеточным уплотнением 24 и нижней по потоку полостью 66. Как дополнительно следует из фиг.2, зубец 72 расположен на щеточном уплотнении 24.
Фиг.5-8 показывают другой иллюстративный вариант выполнения турбомашины 110 в соответствии с изобретением. Турбомашина 110 представляет собой расширительный модуль низкого давления для детандера ОЦР (органического цикла Рэнкина), как показано на фиг.5.
Как показано на фиг.7 и 8, основная полость 158 имеет коническую поверхность 174 кожуха, обращенную к рабочему колесу 122. Указанная коническая поверхность 174 сужается в направлении вниз по потоку. Перегородка 114 имеет первую сторону 176, пересекающую коническую поверхность 174, и вторую сторону 178, имеющую поверхность, обращенную к колесу 122. Вторая сторона 178 перегородки 114 является выпуклой и совпадающей с вогнутой поверхностью 182 рабочего колеса 122.
В соответствии с анализом иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.1-4, шестьдесят перегородок 14, каждая шириной 1 мм, были расположены в основной полости 58 вокруг оси 54 ротора. Кроме того, в соответствии с анализом иллюстративного варианта выполнения, показанного на фиг.5-8, девяносто перегородок 114 были расположены в основной полости 158 вокруг оси 154 ротора. Указанный анализ показывает, что поток с высоким вихреобразованием, поступающий в основную полость 58, 158, отклоняется перегородками 14, 114 с увеличением тем самым осевой и/или радиальной составляющих скорости потока и одновременным уменьшением тангенциальных составляющих скорости потока. Указанный анализ дополнительно показывает, что вихреобразование дополнительно снижается в соответствии с определенной величиной внутреннего трения, обусловленного рассеиванием количества движения вследствие внедрения зон рециркуляции и структур потока с высокой турбулентностью. Кроме того, данный анализ показывает, что в направлении щеточного уплотнения 24, 124 обеспечивается равномерное распределение скорости технологического газа.
Более конкретно, фиг.9 и 10 иллюстрируют результаты анализа, соответственно, первого и второго вариантов выполнения 10 и 110. В верхней части фиг.9 показан средний показатель вихреобразования, отложенный по координатной оси графика, в направлении от верхней по потоку полости 68 к лабиринтному уплотнению 26. Нижняя часть фиг.9 показывает модель вихреобразования и поля меридиональных скоростей турбомашины 10, содержащей перегородки 14. Кривая 202 показывает зависимость показателей вихреобразования от осевого положения без использования перегородок 14, а кривая 204 показывает зависимость показателей вихреобразования от осевого положения с использованием перегородок 14. Местоположение щеточного уплотнения 24 показано вертикальной линией 206. Как показано на фиг.9, показатель вихреобразования проксимально к верхней по потоку стороне щеточного уплотнения 24 без использования перегородок 14 равен 0,514, а при наличии перегородок 114 показатель вихреобразования равен 0,221. Фиг.10 показывает аналогичный график для второго варианта 110 выполнения, включающий кривую 302 зависимости показателей вихреобразования от осевого местоположения без использования перегородок 114 и аналогичную кривую 304 зависимости показателей вихреобразования от осевого местоположения при наличии перегородок 114. Как показано на фиг.10, показатель вихреобразования проксимально к верхней по потоку стороне щеточного уплотнения 124 без использования перегородок 114 равен 0,471, а при наличии перегородок 114 показатель вихреобразования равен 0,170. Таким образом, оба варианта выполнения обеспечивают снижение показателя вихреобразования более чем на 50% для технологической текучей среды, достигшей щеточного уплотнения 24. Кроме того, как может следовать из нижней части фиг.9 и 10, турбомашины 10 и 110 обеспечивают равномерное распределение скоростей технологического потока, достигшего уплотнения 24. Соответственно, турбомашины 10, 110 обеспечивают улучшенную герметизацию, снижение вихреобразования технологической текучей среды, более равномерное распределение скоростей технологического газа и улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с известными турбомашинами.
В варианте выполнения в соответствии с блок-схемой, показанной на фиг.11, способ (1000) усовершенствования уплотнения и снижения вихреобразования в турбомашине, может включать размещение (1002) щеточного уплотнения между рабочим колесом и кожухом турбомашины, создание (1004) полости между рабочим колесом и кожухом выше по потоку от щеточного уплотнения, и размещение (1006) в полости по меньшей мере одной перегородки, проходящей к рабочему колесу.
Предполагается, что вышеприведенные варианты выполнения изобретения во всех отношениях являются иллюстративными, а не ограничительными. Подразумевается, что все подобные изменения и модификации подпадают под объем правовой охраны и сущность данного изобретения, определенные в последующей формуле изобретения. Никакие элементы, действия или указания, используемые в описании настоящей заявки, не должны рассматриваться как важные или существенные для данного изобретения, если это не изложено в прямой форме. Кроме того, предполагается, что упоминание в данном документе элементов в единственном числе подразумевает один или более указанных элементов.
Claims (21)
1. Турбомашина, содержащая
статор, имеющий кожух,
ротор, имеющий рабочее колесо, расположенное внутри кожуха,
щеточное уплотнение, расположенное между рабочим колесом и кожухом,
основную полость, расположенную выше по потоку перед щеточным уплотнением и ограниченную углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса,
по меньшей мере одну перегородку, проходящую от кожуха к указанному рабочему колесу, расположенную по меньшей мере частично в указанной основной полости и выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, и
лабиринтное уплотнение, расположенное ниже по потоку от щеточного уплотнения.
2. Турбомашина по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна перегородка имеет верхний по потоку конец, нижний по потоку конец, первую сторону, проходящую между указанными концами, и вторую сторону, проходящую между указанными концами.
3. Турбомашина по п. 1, в которой кожух имеет поверхность, обращенную к рабочему колесу, и указанная по меньшей мере одна перегородка имеет обращенную к рабочему колесу поверхность, пересекающую указанную поверхность кожуха у своего верхнего по потоку конца и нижнего по потоку конца, причем указанная обращенная к рабочему колесу поверхность выполнена, по существу, соответствующей рабочему колесу от указанного верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца.
4. Турбомашина по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна перегородка ограничивает плоскость, совпадающую с осью ротора.
5. Турбомашина по п. 1, в которой рабочее колесо имеет наружный диаметр, а указанная по меньшей мере одна перегородка выходит в радиальном наружном направлении за пределы указанного наружного диаметра рабочего колеса.
6. Турбомашина по п. 1, в которой указанная поверхность кожуха, ограничивающая основную полость, имеет ступень, ограниченную плоской поверхностью кожуха, проходящей по нормали к оси ротора, и цилиндрической поверхностью кожуха, расположенной выше по потоку перед указанной плоской поверхностью и пересекающей указанную плоскую поверхность.
7. Турбомашина по п. 6, в которой указанная по меньшей мере одна перегородка имеет форму треугольника, первая сторона которого пересекает указанную плоскую поверхность кожуха, вторая сторона пересекает указанную цилиндрическую поверхность кожуха, а третья сторона обращена к рабочему колесу.
8. Узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, содержащий по меньшей мере одну перегородку, расположенную по меньшей мере частично в указанной основной полости и выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением и проходящую от поверхности кожуха к рабочему колесу указанной турбомашины, причем основная полость расположена выше по потоку перед щеточным уплотнением и ограничена углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса,
причем указанная по меньшей мере одна перегородка имеет верхний по потоку конец, нижний по потоку конец, первую сторону, проходящую между указанными концами, и вторую сторону, проходящую между указанными концами, при этом указанная по меньшей мере одна перегородка дополнительно имеет обращенную к рабочему колесу поверхность, пересекающую указанную поверхность кожуха у своего верхнего по потоку конца и нижнего по потоку конца, причем указанная обращенная к рабочему колесу поверхность выполнена, по существу, соответствующей рабочему колесу от указанного верхнего по потоку конца обращенной к рабочему колесу поверхности до нижнего по потоку конца обращенной к рабочему колесу поверхности, и
лабиринтное уплотнение, расположенное ниже по потоку от щеточного уплотнения.
9. Способ усовершенствования уплотнения и снижения вихреобразования в турбомашине, включающий
размещение щеточного уплотнения между рабочим колесом и кожухом турбомашины,
размещение лабиринтного уплотнения ниже по потоку от щеточного уплотнения,
формирование полости между рабочим колесом и кожухом выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, причем полость ограничена углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса, и
размещение в указанной полости по меньшей мере одной перегородки, проходящей к рабочему колесу.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITCO2011A000058 | 2011-12-05 | ||
IT000058A ITCO20110058A1 (it) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Turbomacchina |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012153054A RU2012153054A (ru) | 2014-06-10 |
RU2622451C2 true RU2622451C2 (ru) | 2017-06-15 |
Family
ID=45571625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012153054A RU2622451C2 (ru) | 2011-12-05 | 2012-12-04 | Турбомашина, узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, и способ усовершенствования уплотнения |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9470101B2 (ru) |
EP (1) | EP2602436B1 (ru) |
JP (1) | JP2013117225A (ru) |
CN (1) | CN103133403B (ru) |
IN (1) | IN2012DE03365A (ru) |
IT (1) | ITCO20110058A1 (ru) |
RU (1) | RU2622451C2 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITCO20110058A1 (it) * | 2011-12-05 | 2013-06-06 | Nuovo Pignone Spa | Turbomacchina |
JP6783257B2 (ja) * | 2018-01-31 | 2020-11-11 | 三菱重工業株式会社 | 軸流回転機械 |
DE102019201269A1 (de) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | hpf - high pressure fans GmbH | Hochdruckradialventilator |
GB2596547A (en) * | 2020-06-30 | 2022-01-05 | Dyson Technology Ltd | Seal for a compressor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4273510A (en) * | 1974-03-21 | 1981-06-16 | Maschinenfabrik Augsburg-Nunberg Aktiengesellschaft | Method of and device for avoiding rotor instability to enhance dynamic power limit of turbines and compressors |
CH655357A5 (en) * | 1981-09-28 | 1986-04-15 | Sulzer Ag | Method and device for reducing the axial thrust in turbo machines |
WO2004113770A2 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Elliott Company | Swirl-reversal abradable labyrinth seal |
US20090004032A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-01-01 | Ebara International Corporation | Deswirl mechanisms and roller bearings in an axial thrust equalization mechanism for liquid cryogenic turbomachinery |
EP2154379A1 (en) * | 2007-06-06 | 2010-02-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal device for rotary fluid machine and rotary fluid machine |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1450553A (en) | 1973-11-23 | 1976-09-22 | Rolls Royce | Seals and a method of manufacture thereof |
JPS54103910A (en) * | 1978-02-01 | 1979-08-15 | Hitachi Ltd | Seal structure for tips of moving vanes of axial-flow machine |
JPS59226299A (ja) * | 1983-06-06 | 1984-12-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転流体機械 |
DE3425162A1 (de) | 1984-07-07 | 1986-01-16 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Dichtung zwischen zwei maschinenteilen |
JPS6123804A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-02-01 | Hitachi Ltd | タ−ビン段落構造 |
US4595207A (en) * | 1985-07-09 | 1986-06-17 | Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Munchen Gmbh | Brush seal labyrinth sealing means between two machine parts |
DE3606283A1 (de) | 1985-07-31 | 1987-02-12 | Mtu Muenchen Gmbh | Buerstendichtung |
DE3907614C2 (de) | 1988-01-29 | 2000-08-03 | Mtu Muenchen Gmbh | Bürstendichtung |
EP0464970B1 (en) | 1990-07-06 | 1996-10-23 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Scroll type fluid machinery |
GB9020317D0 (en) | 1990-09-18 | 1990-10-31 | Cross Mfg Co | Sealing devices |
US5106104A (en) | 1990-10-11 | 1992-04-21 | General Electric Company | Constant pressure drop multiple stage brush seal |
US5201530A (en) | 1991-10-18 | 1993-04-13 | United Technologies Corporation | Multi-layered brush seal |
US5318309A (en) | 1992-05-11 | 1994-06-07 | General Electric Company | Brush seal |
US5308088A (en) | 1992-08-20 | 1994-05-03 | General Electric Company | Brush seal with flexible backing plate |
US5568931A (en) | 1992-08-20 | 1996-10-29 | General Electric Company | Brush seal |
US5474306A (en) | 1992-11-19 | 1995-12-12 | General Electric Co. | Woven seal and hybrid cloth-brush seals for turbine applications |
GB9317083D0 (en) | 1993-08-17 | 1993-09-29 | Rolls Royce Plc | A brush seal |
US5439347A (en) * | 1994-08-31 | 1995-08-08 | Brandon; Ronald E. | Turbine tip seal damage protection means |
FR2724412B1 (fr) | 1994-09-14 | 1996-10-25 | Snecma | Aube de turbomachine en materiau composite munie d'un joint d'etancheite et son procede de realisation |
IT1284468B1 (it) | 1995-07-28 | 1998-05-21 | Mtu Muenchen Gmbh | Guarnizione a spazzola per turbomacchine |
US6318728B1 (en) * | 1997-07-11 | 2001-11-20 | Demag Delaval Turbomachinery Corporation | Brush-seal designs for elastic fluid turbines |
US7931276B2 (en) | 2002-03-20 | 2011-04-26 | United Technologies Corporation | Brush seal |
FR2865012B1 (fr) | 2004-01-12 | 2006-03-17 | Snecma Moteurs | Dispositif d'etancheite pour turbine haute-pression de turbomachine |
US7775763B1 (en) * | 2007-06-21 | 2010-08-17 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Centrifugal pump with rotor thrust balancing seal |
JP5517530B2 (ja) * | 2009-09-03 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | タービン |
JP2012007592A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シール装置及びこれを備えた流体機械 |
JP2011106474A (ja) * | 2011-03-04 | 2011-06-02 | Toshiba Corp | 軸流タービン段落および軸流タービン |
ITCO20110058A1 (it) * | 2011-12-05 | 2013-06-06 | Nuovo Pignone Spa | Turbomacchina |
-
2011
- 2011-12-05 IT IT000058A patent/ITCO20110058A1/it unknown
-
2012
- 2012-11-01 IN IN3365DE2012 patent/IN2012DE03365A/en unknown
- 2012-11-21 JP JP2012254802A patent/JP2013117225A/ja active Pending
- 2012-11-27 EP EP12194400.3A patent/EP2602436B1/en active Active
- 2012-11-30 US US13/690,482 patent/US9470101B2/en active Active
- 2012-12-04 RU RU2012153054A patent/RU2622451C2/ru active
- 2012-12-05 CN CN201210514057.4A patent/CN103133403B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4273510A (en) * | 1974-03-21 | 1981-06-16 | Maschinenfabrik Augsburg-Nunberg Aktiengesellschaft | Method of and device for avoiding rotor instability to enhance dynamic power limit of turbines and compressors |
CH655357A5 (en) * | 1981-09-28 | 1986-04-15 | Sulzer Ag | Method and device for reducing the axial thrust in turbo machines |
WO2004113770A2 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Elliott Company | Swirl-reversal abradable labyrinth seal |
US20090004032A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-01-01 | Ebara International Corporation | Deswirl mechanisms and roller bearings in an axial thrust equalization mechanism for liquid cryogenic turbomachinery |
EP2154379A1 (en) * | 2007-06-06 | 2010-02-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal device for rotary fluid machine and rotary fluid machine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.А.ИНОЗЕМЦЕВ и др., Газотурбинные двигатели, Москва, "Машионостроение", 2007, том 3, стр. 157-159. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103133403B (zh) | 2016-12-21 |
CN103133403A (zh) | 2013-06-05 |
EP2602436A1 (en) | 2013-06-12 |
EP2602436B1 (en) | 2016-02-03 |
IN2012DE03365A (ru) | 2015-06-26 |
US20130142641A1 (en) | 2013-06-06 |
JP2013117225A (ja) | 2013-06-13 |
US9470101B2 (en) | 2016-10-18 |
RU2012153054A (ru) | 2014-06-10 |
ITCO20110058A1 (it) | 2013-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10036508B2 (en) | Flow vortex spoiler | |
RU2616428C2 (ru) | Лабиринтное уплотнение со спиральной и смешанной спирально-цилиндрической конфигурацией с высокой демпфирующей способностью | |
US20090160135A1 (en) | Labyrinth seal with reduced leakage flow by grooves and teeth synergistic action | |
CN101517240B (zh) | 分子拖曳泵送机构 | |
EP3260718A1 (en) | Squeeze film damper for a rolling bearing of a gas turbine engine with a check-valve in the supply passage | |
EP1926915B1 (en) | Stationary seal ring for a centrifugal compressor | |
RU2622451C2 (ru) | Турбомашина, узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, и способ усовершенствования уплотнения | |
EP2154380B1 (en) | Seal device for rotary fluid machine and rotary fluid machine | |
CN201963596U (zh) | 离心压缩机及其叶轮 | |
CN105980685A (zh) | 轴流式涡轮机的迷宫式密封装置及具备该装置的排气涡轮增压器 | |
CN107654329B (zh) | 水力涡轮 | |
CN105545814A (zh) | 一种用于改善诱导轮气蚀性能的螺旋槽壳体 | |
Yin et al. | Optimization of turbocharger ported shroud compressor stages | |
RU2015111661A (ru) | Уплотнение вала турбонагнетателя | |
CN203978508U (zh) | 两级燃气涡轮 | |
CN108278221B (zh) | 进气密封结构及风机 | |
CN201972930U (zh) | 一种涡壳式多级离心泵 | |
CN207122438U (zh) | 密封装置 | |
JP5656164B2 (ja) | ターボポンプ | |
CN114941623A (zh) | 一种罗茨真空泵 | |
CN213869979U (zh) | 燃气轮机及其涡轮工作叶片封严组件 | |
CN104791253B (zh) | 一种多级离心泵 | |
CN209959536U (zh) | 一种离心鼓风机的防漏油旋转主轴及其离心鼓风机 | |
KR102037892B1 (ko) | 배기가스 터보차저 | |
CN221033290U (zh) | 一种端面小间隙旋涡泵泵壳 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220426 |