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Turbomachine

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019126D
Publication Date: 2003-Aug-29
Document File: 2 page(s) / 31K

Publishing Venue

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Abstract

In turbomachines having blading with cover bands and labyrinth seals limiting the leakage flow the final cavity of the labyrinth seal is designed so to reduce the losses due to the leakage flow rejoining the main flow of the turbine. As a result of the new cavity design the radial velocity component of the leakage flow is reduced while the cavity, in which mixing losses occur, is reduced in size. This effects a reduction of losses due to secondary flows and the recombining of the flows.

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Es ist bekannt, in bestimmten Turbomaschinen die Schaufelreihen mit Deckbändern zu versehen. Zwischen einem Deckband und der Maschinengehäusewand sowie zwischen einem Deckband und der Maschinenwelle dienen jeweils Labyrinthdichtungen dazu, Leckageströmungen zu begrenzen. Die Leckageströmungen fliessen nach Austritt aus dem Labyrinth zurück in die Hauptströmung, wobei bei der Vermischung der beiden Strömungen Unterschiede in Strömungsrichtung sowie in Radialgeschwindigkeit bestehen. Diese Unterschiede erzeugen nicht nur Scherkräfte sondern auch Sekundärströmungen, welche Verluste verursachen.

Zur Verminderung solcher Verluste wird in bisheriger Praxis beispielsweise das Deckband nach dem letzten radial verlaufenden Dichtstreifen der Labyrinthdichtung und die gegenüberleigende Gehäusewand abgeschrägt ausgeführt, wie in Figur 1 mit strichlierter Linie gezeigt, sodass beim Wiedereintritt der Leckageströmung in die Hauptströmung der Unterschied zwischen der Radialkomponente der Leckageströmung und der Radialkomponente der Hauptströmung verkleinert werden. Durch diese Massnahme wird jedoch der räumliche Bereich vergrössert, in welchem verlustbringende Austauschvorgänge zwischen Haupt- und Leckageströmung entstehen.

Die hier beschriebenen, neuen Massnahmen verbessern die Rückführung der Leckageströmung in die Hauptströmung, indem die eingangs erwähnten Verluste vermindert werden. Figur 2 zeigt eine Abschrägung des Deckbands sowie der gegenüberliegenden Wand, gebildet durch die Wand des Maschinengehäuses oder durch die Welle, über einen grösseren Bereich, wobei das Deckband und die gegenüberliegende Wand parallel oder leicht konvergierend verlaufen. Durch diese neu gebildete, letzte Kavität der Labyrinthdichtung wird einerseits erreicht, dass die radiale Geschwindigkeitskomponente der Leckageströmung bei ihrer Rückführung in die Hauptströmung vermindert wird und die Mischungsverluste entsprechend verringert sind . Anderseits werden neu die geometrischen Verhältnisse und die Grösse der letzten Kavität reduziert, wodurch die Mischungsverluste aufgrund der ursprünglichen grösseren Kavität vermieden werden.

Eine weitere in Figur 3 gezeigte Massnahme verbessert die Labyrinthdichtung durch eine weiter verringerte radiale Geschwindigkeitskomponente. Die Linien AB und CD zeigen die Kontur der verbesserten Dichtung mit abgeschrägtem Deckband und der gegenüberliegenden Gehäusewand. Ein Dichtstreifen verläuft von der Gehäusewand senkrecht zum...