DE112015000575T5 - Dichtungsstruktur und rotierende Maschine - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Dichtungsstruktur (2) zum Abdichten eines Spalts zwischen einem ersten Strukturkörper (10) und einem zweiten Strukturkörper (51), der dem ersten Strukturkörper (10) in Radialrichtung zugewandt ist, wobei die Dichtungsstruktur (2) umfasst: eine Umfangsfläche (4), die auf dem ersten Strukturkörper (10) oder dem zweiten Strukturkörper (51) ausgebildet ist, wobei die Umfangsfläche (4) parallel zu einer Achslinie ist; eine Vielzahl von Dichtrippen (5), die in Richtung der Umfangsfläche (4) vorstehen, wobei die Dichtrippen (5) in Richtung der Achslinie in Abständen vorgesehen sind, um gemeinsam mit der Umfangsfläche (4) Zwischenräume (m) zu bilden; und Vorsprünge (7), die Wiederanhaftungskanten (15) zwischen Paaren axial benachbarter Dichtrippen (5) bilden, wobei die Wiederanhaftungskanten (15) Stellen sind, an denen Leckströme (SL), die durch einen Zwischenraum (mA) einer vorgeschalteten Dichtrippe (5a) geströmt sind, wiederanhaften, und die Vorsprünge (7) außerdem erste Hohlräume (17), in denen Wirbel (B1) erzeugt werden, die entlang der vorgeschalteten Dichtrippe (5a) in Richtung des zweiten Strukturkörpers (51) strömen, sowie zweite Hohlräume (18) bilden, in denen Strömungen (B2) erzeugt werden, die einen Kontraktionsströmungseffekt auf einen Zwischenraum (mB) einer nachgeschalteten Dichtrippe (5b) haben.

Description

  • Bezeichnung der Erfindung
  • Dichtungsstruktur und rotierende Maschine
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsstruktur zum Abdichten eines Spalts zwischen Strukturkörpern, die sich relativ zueinander in rotierenden Maschinen wie Dampf- und Gasturbinen drehen, sowie eine rotierende Maschine mit der Dichtungsstruktur.
  • Die Priorität der am 30. Januar 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit Nummer 2014-015879 wird in Anspruch genommen, deren Inhalt durch Bezugnahme vorliegend aufgenommen ist.
  • Stand der Technik
  • In rotierenden Maschinen wie Dampf- und Gasturbinen werden berührungslose Dichtungsstrukturen wie Labyrinthdichtungen verwendet, um das Austreten eines Arbeitsfluids, beispielsweise Dampf, aus einem zwischen einer stationären Seite und einer rotierenden Seite gebildeten Spalts zu verhindern (zum Beispiel siehe PTL 1). Eine Direct-Passage-Labyrinthdichtung oder eine Stufenlabyrinthdichtung ist als Labyrinthdichtung bekannt.
  • Die Direct-Passage-Labyrinthdichtung ist eine Dichtungsstruktur, die an der Spitze einer Laufschaufel eine Umhüllung aufweist, die so geformt ist, dass sie parallel zu einer Innenumfangsfläche eines Gehäuses ist, das das Profil einer rotierenden Maschine formt, sowie von der Innenumfangsfläche des Gehäuses in Richtung der Laufschaufel verlaufende Dichtrippen, und von einer vorgeschalteten zu einer nachgeschalteten Seite (hindurch) gesehen eine Struktur aufweist.
  • Die durch PTL 1 offenbarte Stufenlabyrinthdichtung ist eine Dichtungsstruktur, die von einer Innenumfangsfläche eines Gehäuses in Richtung einer Laufschaufel verlaufende Dichtrippen und eine an der Spitze der Laufschaufel vorgesehene stufenförmige Umhüllung aufweist.
  • Es wird behauptet, dass wenn die Anzahl der Dichtrippen und die Dimensionen eines Spalts (Rippenzwischenraum) zwischen der Spitze jeder Dichtrippe und einer Außenumfangsfläche der Umhüllung gleich sind, die Dichtleistung der Stufenlabyrinthdichtung größer als die der Linearlabyrinthdichtung ist.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
    • [PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichungsnummer S2-245581 .
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • In der Stufenlabyrinthdichtung können jedoch eine Stufe und jede Dichtrippe dann miteinander in Kontakt kommen, wenn zwischen der stationären Seite und der rotierenden Seite eine Expansionsdifferenz entsteht. Zusätzlich gibt es das Problem, dass die Stufenlabyrinthdichtung höhere Herstellungskosten als die Direct-Passage-Labyrinthdichtung hat.
  • Unterdessen ist ein Blowout-Effekt, bei dem ein Leckstrahl (Leckstrom), der durch einen Zwischenraum einer vorgeschalteten Dichtrippe geströmt ist, mit hoher kinetischer Energie einen Zwischenraum einer nachgeschalteten Dichtrippe erreicht, ein Faktor, der bewirkt, dass die Leistung der Direct-Passage-Labyrinthdichtung geringer als die der Stufenlabyrinthdichtung ist. Da sich die Dichtleistung mit zunehmendem Blowout verringert, ist eine Direct-Passage-Labyrinthdichtung wünschenswert, die über eine den Blowout unterdrückende Struktur verfügt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine rotierende Maschine bereitzustellen, die ein Austreten eines Leckstrahls aus einem Spalt zwischen einer stationären Seite und einer rotierenden Seite verringert, und dabei die Dichtleistung stabilisiert.
  • Lösung der Aufgabe
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Dichtungsstruktur bereitgestellt zum Abdichten eines Spalts zwischen einem ersten Strukturkörper und einem zweiten Strukturkörper, der dem ersten Strukturkörper in Radialrichtung zugewandt ist und sich relativ zum ersten Strukturkörper um eine Achslinie dreht. Die Dichtungsstruktur umfasst eine Umfangsfläche, die auf dem ersten Strukturkörper oder dem zweiten Strukturkörper ausgebildet und parallel zur Achslinie ist, eine Vielzahl von Dichtrippen, die in dem jeweils anderen des ersten bzw. zweiten Strukturkörpers vorgesehen sind, in Richtung der Umfangsfläche vorstehen, gemeinsam mit der Umfangsfläche Zwischenräume bilden und in Richtung der Achslinie in Abständen vorgesehen sind, und einen zwischen einem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen vorgesehenen Vorsprung, der eine Wiederanhaftungskante bildet, an der ein Leckstrom, der durch einen Zwischenraum einer vorgeschalteten Dichtrippe geströmt ist, wiederanhaftet, und der einen ersten Hohlraum, in dem ein Wirbel erzeugt wird, der entlang der vorgeschalteten Dichtrippe in Richtung der Umfangsfläche strömt, sowie einen zweiten Hohlraum bildet, in dem eine Strömung erzeugt wird, die einen Kontraktionsströmungseffekt auf einen Zwischenraum einer nachgeschalteten Dichtrippe hat.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration haftet der durch den Zwischenraum geströmte Leckstrom stabil an der Wiederanhaftungskante des Vorsprungs wieder an. Aufgrund der Wiederanhaftung kann die kinetische Energie des Leckstroms bei seiner Verbreitung verlorengehen. Zusätzlich kann durch den im ersten Hohlraum gebildeten Wirbel die Wirkung der Verbreitung des Leckstroms erhöht werden. Des Weiteren kann der durch den Zwischenraum strömende Leckstrom aufgrund des Kontraktionsströmungseffekts und der Wirkung des Verlusts kinetischer Energie, verursacht durch den im zweiten Hohlraum gebildeten Strom, verringert werden. Das heißt, dass die Dichtleistung durch Reduzierung des aus dem Spalt zwischen dem ersten Strukturkörper und dem zweiten Strukturkörper austretenden Leckstroms stabilisiert werden kann.
  • Außerdem kommen bei der Bildung des jeweils anderen des ersten bzw. zweiten Strukturkörpers als die zur Achslinie parallele Fläche der erste Strukturkörper und der zweite Strukturkörper sogar dann nicht miteinander in Kontakt, wenn zwischen dem ersten Strukturkörper und dem zweiten Strukturkörper eine Expansionsdifferenz entsteht.
  • In der oben erwähnten Dichtungsstruktur kann eine Konfiguration übernommen werden, in der der Vorsprung ein Element ist, das eine Scheibenfläche aufweist, die mit einer vorgeschalteten Seite jeder Dichtrippe verbunden ist und sich zwischen der Umfangsfläche und der Wiederanhaftungskante erstreckt, sowie eine zylindrische Fläche, die eine Fläche eines Zylinders ist, der konzentrisch mit der sich zwischen der Wiederanhaftungskante und der Dichtrippe erstreckenden Achslinie ist und der bei Betrachtung aus einer Umfangsrichtung eine rechteckige Form aufweist.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration kann, da die Position der Wiederanhaftungskante feststehend ist, der Wiederanhaftungspunkt des Leckstroms stabilisiert werden.
  • In der oben erwähnten Dichtungsstruktur kann die Wiederanhaftungskante des Vorsprungs ein hervorstehender Streifen sein, der von der zylindrischen Fläche in Richtung des anderen Strukturkörpers vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration sind, da die Wiederanhaftungskante als hervorstehender Streifen geformt ist, der im ersten Hohlraum gebildete Wirbel und der im zweiten Hohlraum erzeugte Strom stabil geformt. Dementsprechend kann die Wirkung der Verringerung des Leckstroms gefördert werden.
  • In der oben erwähnten Dichtungsstruktur kann eine Konfiguration übernommen werden, in der der Vorsprung ein zylindrisches Element ist, das mit der vorgeschalteten Fläche jeder Dichtrippe verbunden und konzentrisch mit der sich zwischen der Wiederanhaftungskante und der Dichtrippe erstreckenden Achslinie ist, und das einen dritten Hohlraum bildet, in dem zwischen dem Vorsprung und der Umfangsfläche ein Wirbel gebildet wird.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration kann das Gewicht der Dichtrippen durch Verringerung des Volumens des Vorsprungs reduziert werden.
  • In der oben erwähnten Dichtungsstruktur kann eine Konfiguration übernommen werden, in der ein zweiter hervorstehender Streifenteil, der in Richtung der Umfangsfläche vorsteht, sich in Umfangsrichtung erstreckt und die Bildung eines Wirbels im dritten Hohlraum fördert, zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe und der Wiederanhaftungskante in Richtung der Achslinie auf der Fläche der Umfangsfläche zwischen dem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen gebildet ist.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration kann die Bildung des im dritten Hohlraum erzeugten Wirbels gefördert werden, indem der zweite hervorstehende Streifenteil auf der Umfangsfläche vorgesehen wird.
  • In der oben erwähnten Dichtungsstruktur kann eine Konfiguration übernommen werden, in der ein hervorstehender Streifenteil, der in Richtung der Umfangsfläche vorsteht, sich in Umfangsrichtung erstreckt und einen Wirbel bildet, der einen Kontraktionsströmungseffekt auf den Zwischenraum der nachgeschalteten Dichtrippe im zweiten Hohlraum bewirkt, zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe und der Wiederanhaftungskante in Richtung der Achslinie auf der Fläche des anderen Strukturkörpers zwischen dem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen gebildet ist.
  • Gemäß der oben erwähnten Konfiguration kann der Blowout des Leckstroms verhindert werden, die Abgabe kinetischer Energie wird aufgrund des im zweiten Hohlraum erzeugten Wirbels gefördert, die Kontraktionsströmung wird stark, und die Strömungsgeschwindigkeit des Leckstroms kann weiter verringert werden.
  • Zusätzlich stellt die Erfindung eine rotierende Maschine mit einer der oben erwähnten Dichtungsstrukturen bereit.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Erfindungsgemäß kann die Dichtleistung stabilisiert werden, indem ein Entweichen des Leckstroms aus dem Spalt zwischen dem ersten Strukturkörper und dem zweiten Strukturkörper reduziert wird. Außerdem kommen der erste Strukturkörper und der zweite Strukturkörper sogar dann nicht miteinander in Kontakt, wenn zwischen dem ersten Strukturkörper und dem zweiten Strukturkörper eine Expansionsdifferenz entsteht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittansicht, die in Bezug auf eine erste Ausführungsform die schematische Konfiguration einer Dampfturbine zeigt.
  • 2 ist eine in Bezug auf die erste Ausführungsform der Erfindung vergrößerte Querschnittansicht der Hauptteile der Dampfturbine und eine vergrößerte Querschnittansicht des Bereichs I der 1.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die das Verhalten von Leckstrahlen und Wirbeln in einer Dichtungsstruktur der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine ausführliche erläuternde Ansicht eines Leckstrahls, der durch einen nachgeschalteten Spalt zwischen einer nachgeschalteten Dichtrippe und einer Grundfläche in der ersten Ausführungsform der Erfindung strömt.
  • 5 ist eine Querschnittansicht, die die Form von Dichtrippen der Dichtungsstruktur der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Querschnittansicht, die die Parameter zeigt, welche die Form der Dichtrippen der Dichtungsstruktur der ersten Ausführungsform der Erfindung bestimmen.
  • 7 ist eine Querschnittansicht einer Dichtungsstruktur einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • 8 ist eine Querschnittansicht einer Dichtungsstruktur einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • 9 ist eine Querschnittansicht einer Dichtungsstruktur einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 10 ist eine Querschnittansicht der Dichtungsstruktur eines ersten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 11 ist eine Querschnittansicht der Dichtungsstruktur eines zweiten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 12 ist eine Querschnittansicht einer Dichtungsstruktur einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine Dampfturbine, die eine rotierende Maschine einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die Dampfturbine 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse 10, eine Welle 30, die drehbar in dem Gehäuse 10 vorgesehen ist und Strom an Maschinen wie Stromerzeuger (nicht gezeigt) liefert, vom Gehäuse 10 gehaltene Leitschaufeln 40, in der Welle 30 vorgesehene Laufschaufeln 50 und einen Lagerabschnitt 60, der die Welle 30 so unterstützt, dass sie um eine Achse drehbar ist.
  • Der Dampf S wird von einem im Gehäuse 10 gebildeten Hauptströmungseinlass 21 über ein mit einer Dampfzufuhrquelle (nicht gezeigt) verbundenes Dampfzufuhrrohr 20 eingeführt und aus einem mit einer nachgeschalteten Seite der Dampfturbine 1 verbundenen Dampfablassrohr 22 ausgestoßen.
  • Ein Innenraum des Gehäuses 10 ist luftdicht abgedichtet und als Strömungsweg für den Dampf S geformt. Ringförmige äußere Trennringe 11, durch die die Welle 30 eingeführt ist, sind fest an einer Innenwandfläche des Gehäuses 10 angebracht.
  • Der Lagerabschnitt 60 umfasst eine Gleitlagereinheit 61 und eine Drucklagereinheit 62 und lagert drehbar die Welle 30.
  • Die Leitschaufeln 40 erstrecken sich vom Gehäuse 10 in Richtung einer Innenumfangsseite und bilden mehrere Gruppen ringförmiger Leitschaufeln, die radial so angeordnet sind, dass sie die Welle 30 umgeben. Die Leitschaufeln 40 werden jeweils von den äußeren Trennringen 11 gehalten.
  • Die Vielzahl der Gruppen ringförmiger Leitschaufeln, die jeweils aus der Vielzahl von Leitschaufeln 40 bestehen, werden in Richtung der Achslinie (im Folgenden kurz als Achslinie bezeichnet) der Welle 30 gebildet. Die Gruppen ringförmiger Leitschaufeln, die jeweils aus der Vielzahl von Leitschaufeln 40 bestehen, wandeln Dampfdruckenergie in kinetische Energie um und lassen den Dampf in die zu einer nachgeschalteten Seite benachbarten Laufschaufeln 50 strömen.
  • Die Laufschaufeln 50 sind an einem Teil des Außenumfangs eines rotierenden Wellenkörpers 31 der Welle 30 fest angebracht. Eine Anzahl der Laufschaufeln 50 ist an einer nachgeschalteten Seite jeder Gruppe ringförmiger Leitschaufeln radial angeordnet, um eine Gruppe ringförmiger Laufschaufeln zu bilden.
  • Ein Satz einer Gruppe ringförmiger Leitschaufeln und einer Gruppe ringförmiger Laufschaufeln bildet eine Stufe. Unter diesen ist in einer letzten Stufe eine Spitze einer Laufschaufel 50 mit einer in Umfangsrichtung der Welle 30 benachbarten Spitze einer Laufschaufel 50 verbunden (im Folgenden kurz als Umfangsrichtung bezeichnet). Die Spitzen der Laufschaufeln 50, die in der Endstufe miteinander verbunden sind, werden als Umhüllung 51 bezeichnet.
  • Wie in 2 gezeigt, wird auf einer nachgeschalteten Seite des äußeren Trennrings 11 in axialer Richtung eine zylindrische Ringnut 12 geformt, die von einem Teil des Innenumfangs eines äußeren Trennrings 11 einen vergrößerten Durchmesser und als untere Fläche 13 eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 10 hat. Die Umhüllung 51 ist in der Ringnut 12 untergebracht, und die untere Fläche 13 ist der Umhüllung 51 in Radialrichtung über einen Spalt Gd zugewandt.
  • Die Umhüllung 51 hat eine zylindrische Außenumfangsfläche 4 (Umfangsfläche) parallel zu der darin geformten unteren Fläche 13. Die Umhüllung 51 bildet parallel zu einer Achslinie O der Welle 30 eine Umfangsfläche (siehe 1).
  • Die untere Fläche 13 ist mit einer Vielzahl von Dichtrippen 5 versehen, die sich in Radialrichtung zur Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 hin erstrecken. In 2 sind drei Dichtrippen 5a, 5b und 5c gezeigt. Die Dichtrippen 5 erstrecken sich in vorgegebenen Abständen in axialer Richtung jeweils von der unteren Fläche 13 zu einer radialen Innenumfangsseite in Richtung der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51, und erstrecken sich in Umfangsrichtung.
  • Das heißt, dass der Spalt Gd zwischen dem Gehäuse 10 und der Laufschaufel 50 der vorliegenden Ausführungsform mit einer Dichtungsstruktur 2 versehen ist, die eine Direct-Passage-Labyrinthdichtung ist. Durch Übernahme der Direct-Passage-Labyrinthdichtung ist die Dichtungsstruktur 2 eine Struktur, die von der vorgeschalteten zur nachgeschalteten Seite hindurch betrachtet wird.
  • Die Dichtrippen 5 bilden mit der Umhüllung 51 in Radialrichtung kleine Spalte m (Rippenzwischenräume). Im Folgenden wird ein Spalt zwischen der Dichtrippe 5a (im Folgenden als vorgeschaltete Dichtrippe bezeichnet) auf der vorgeschalteten Seite aus einem Paar Dichtrippen 5, die in axialer Richtung unter der Vielzahl von Dichtrippen 5 benachbart sind, und der Außenumfangsfläche 4 als vorgeschalteter Spalt mA bezeichnet, und ein Spalt zwischen der Dichtrippe 5b (im Folgenden als nachgeschaltete Dichtrippe bezeichnet) auf der nachgeschalteten Seite aus Dichtrippen und der Außenumfangsfläche 4 wird als nachgeschalteter Spalt mB bezeichnet.
  • Die jeweiligen Dimensionen der kleinen Spalte m (mA, mB) werden innerhalb eines Bereichs eingestellt, in dem die Dichtrippen 5 und die Laufschaufel 50 in Anbetracht der thermischen Expansion des Gehäuses 10 oder der Laufschaufel 50, der zentrifugalen Expansion der Laufschaufel 50 oder dergleichen nicht miteinander in Kontakt kommen.
  • Ein Vorsprung 7 (Ansatz) ist integral an einer vorgeschalteten Fläche jeder Dichtrippe 5 befestigt. Der Vorsprung 7 ist ein festes Element, dessen Querschnittsform bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung eine rechteckige Form ist und der sich gemeinsam mit der Dichtrippe 5 in Umfangsrichtung erstreckt.
  • Der Vorsprung 7 weist orthogonal zu einer Richtung der Achslinie auf der vorgeschalteten Seite der Dichtrippe 5 eine Scheibenfläche 8 sowie eine zylindrische Fläche 9 auf, die eine Fläche eines Zylinders ist, der orthogonal zur Scheibenfläche 8 ist, sich in Umfangsrichtung erstreckt und konzentrisch mit der Achslinie ist. Eine Kammlinie, an der sich die Scheibenfläche 8 und die zylindrische Fläche 9 schneiden, ist eine Wiederanhaftungskante 15. Anders ausgedrückt: Die Scheibenfläche 8 und die zylindrische Fläche 9 sind Flächen zur Bestimmung der Position der Wiederanhaftungskante 15.
  • Durch Bildung des Vorsprungs 7 in einer solchen Form werden ein durch die vorgeschaltete Dichtrippe 5a, die Scheibenfläche 8 des Vorsprungs 7 und die Außenumfangsfläche 4 gebildeter erster Hohlraum 17 und ein durch die nachgeschaltete Dichtrippe 5b, die zylindrische Fläche 9 des Vorsprungs 7 und die Außenumfangsfläche 4 gebildeter zweiter Hohlraum 18 in einem Raum zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe 5a und der nachgeschalteten Dichtrippe 5b gebildet.
  • Bei Betrachtung von einer Endseite der Dichtrippe 5 befindet sich der erste Hohlraum 17 tief in Radialrichtung, und der zweite Hohlraum 18 ist ein Hohlraum, der – verglichen mit dem ersten Hohlraum 17 – in Radialrichtung flach ist.
  • An dieser Stelle wird der Betrieb der Dampfturbine 1 gemäß der oben erwähnten Konfiguration beschrieben.
  • Zunächst strömt Dampf S über das Dampfzufuhrrohr 20 von der Dampfzufuhrquelle, beispielsweise einem Heizkessel (nicht gezeigt), in den inneren Raum des Gehäuses 10.
  • Der in den inneren Raum des Gehäuses 10 geströmte Dampf S strömt sequentiell durch die Gruppen ringförmiger Leitschaufeln und die Gruppen ringförmiger Laufschaufeln in den jeweiligen Stufen.
  • In der Gruppe ringförmiger Leitschaufeln jeder Stufe erhöht der Dampf S eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente des Dampfs S während des Strömens durch die Leitschaufeln 40. Der meiste Dampf SM (siehe 2) des Dampfs S strömt zwischen die Laufschaufeln, die Energie des Dampfs SM wird in Rotationsenergie umgewandelt, und die Welle 30 wird in Rotation versetzt.
  • In der Zwischenzeit strömt ein Teil (beispielsweise einige Prozent) des Leckstrahls SL (eines Leckstroms) des Dampfs S in die ringförmige Nut 12 in einem Zustand (Wirbel), in dem eine starke Umfangskomponente nach dem Herausströmen aus den Leitschaufeln 40 erhalten bleibt.
  • Wie in 3 dargestellt, haftet der durch den vorgeschalteten Spalt mA der vorgeschalteten Dichtrippe 5a geströmte Leckstrahl SL stabil an der Wiederanhaftungskante 15 des auf der nachgeschalteten Dichtungsrippe 5b gebildeten Vorsprungs 7 wieder an. Das heißt, dass der Leckstrahl SL weiter zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe 5a und der nachgeschalteten Dichtrippe 5b verbreitet wird und die kinetische Energie des Leckstrahls SL verloren geht.
  • Außerdem wird im ersten Hohlraum 17 ein Wirbel B1 gebildet, während der Leckstrahl SL an der Wiederanhaftungskante 15 wiederanhaftet. Dementsprechend wird die Wirkung der Verbreitung des Leckstrahls SL verstärkt und der Verlust der kinetischen Energie des Leckstrahls SL ebenfalls erhöht.
  • Zusätzlich wird aufgrund einer Strömung, die zu einem Wiederanhaften des Leckstrahls SL an der Wiederanhaftungskante 15 führt, eine Strömung B2 erzeugt, die einen Kontraktionsströmungseffekt im zweiten Hohlraum 18 verursacht. Hier bedeutet die Kontraktionsströmung, dass die Breite einer Strömung verengt wird, während ein Fluid durch einen Spalt strömt. Während die Kontraktionsströmung verstärkt wird, ist es für das Fluid schwierig, durch den Spalt zu strömen.
  • Wie in 4 dargestellt, wird der Leckstrahl SL2 dadurch reduziert, dass die Strömung B2 mit der nachgeschalteten Dichtrippe 5b kollidiert und einen Leckstrahl SL2 verengt, der durch den nachgeschalteten Spalt mB strömt.
  • An dieser Stelle wird die Form der Dichtrippen der vorliegenden Ausführungsform aus einem anderen Blickwinkel beschrieben.
  • Im Rahmen einer bestehenden Praxis ist es bekannt, dass, wenn der Abstand (Rippenteilung) zwischen einem Paar benachbarter Dichtrippen und die kleinen Spalte gleich sind, die Strömungsgeschwindigkeit eines Leckstrahls kleiner wird, während die Tiefe von durch das Paar Dichtrippen und die untere Fläche gebildeten Hohlräumen kleiner ist. Dies liegt daran, dass der Leckstrahl einfach an der unteren Fläche wiederanhaftet, wenn die Tiefe der Hohlräume geringer ist; somit wird der Streuwinkel größer und die Abgabe kinetischer Energie größer. Ist die Tiefe der Hohlräume groß, so haftet der Leckstrahl an der nachgeschalteten Dichtrippe anstatt an der unteren Fläche. Aus diesem Grund wird der Streuwinkel kleiner und die Abgabe kinetischer Energie geringer.
  • Es ist bekannt, dass, wenn die Rippenteilung als L1 und die Tiefe der Hohlräume als H definiert ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Leckstrahls verringert werden kann, indem das Verhältnis H/L1 der Rippenteilung und die Tiefe auf ungefähr 0,25 eingestellt werden.
  • Wie in 5 dargestellt, lässt sich die Form der Hohlräume der vorliegenden Ausführungsform als eine solche Form beschreiben, dass eine Aussparung C2 auf der vorgeschalteten Seite eines Hohlraums C1 vorgesehen ist, der eine flache Nut ist, und die Tiefe auf der vorgeschalteten Seite des Hohlraums C1 vergrößert wird. Durch das Annehmen einer solchen Form wird die Wiederanhaftungskante 15 gebildet, und die Wiederanhaftungskante 15 wird ein stabiler Wiederanhaftungspunkt.
  • Gibt es keine Aussparung C2 und ist ein Wiederanhaftungspunkt als P definiert, so bewegt sich der Wiederanhaftungspunkt zur vorgeschalteten Seite. Das heißt, dass der Streuwinkel aufgrund der Bewegung des Wiederanhaftungspunkts zur vorgeschalteten Seite noch größer werden und die kinetische Energie des Leckstrahls SL somit abgegeben werden kann.
  • Im Folgenden werden die Dimensionen, die die Form der Dichtungsstruktur 2 der vorliegenden Ausführungsform bestimmen, beispielsweise die Wiederanhaftungskante 15, beschrieben.
  • Die Position der Wiederanhaftungskante 15 wird auf eine Position eingestellt, an der der durch den vorgeschalteten Spalt mA geströmte Leckstrahl SL einfach wiederanhaftet. Beispielsweise wird die Position der Wiederanhaftungskante 15 durch Anwendung einer Analyse oder dergleichen mittels numerischer Strömungsmechanik gemäß der Spezifikation der Dampfturbine 1, zum Beispiel dem Abstand zwischen der Umhüllung 51 und der unteren Fläche 13, der Strömungsgeschwindigkeit des Leckstrahls SL oder dergleichen adäquat berechnet.
  • Die Form der Dichtungsstruktur 2 der vorliegenden Ausführungsform lässt sich durch vier Parameter bestimmen. Die vier Parameter werden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • Ein erster Parameter ist ein Verhältnis L2/L1 der Breite L2 des Vorsprungs 7 zur Rippenteilung L1. Die Rippenteilung L1 ist ein Abstand zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe 5a und der nachgeschalteten Dichtrippe 5b. Die Breite des Vorsprungs 7 ist ein axialer Abstand zwischen der Scheibenfläche 8 des Vorsprungs 7 und jeder Dichtrippe 5.
  • Ein zweiter Parameter ist ein Verhältnis H2/L1 der Tiefe H2 des zweiten Hohlraums 18 zur Rippenteilung L1. Die Tiefe H2 des zweiten Hohlraums 18 ist ein Abstand zwischen dem Ende jeder Dichtrippe 5 in Radialrichtung und der zylindrischen Fläche 9 des Vorsprungs 7.
  • Ein dritter Parameter ist ein Verhältnis H1/L1 der Tiefe H1 des ersten Hohlraums 17 zur Rippenteilung L1. Die Tiefe H1 des ersten Hohlraums 17 ist ein Abstand zwischen dem Ende jeder Dichtrippe 5 in Radialrichtung und der unteren Fläche 13.
  • Ein vierter Parameter ist ein Verhältnis L1/CL der Rippenteilung L1 zu einem Zwischenraum CL.
  • Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis L2/L1 der Breite L2 des Vorsprungs 7 zur Rippenteilung L1, das der erste Parameter ist, zum Beispiel 0,05 bis 0,3 ist. Es wird beispielsweise nicht bevorzugt, L2/L1 auf 0,5 oder dergleichen einzustellen und die Breite L2 des Vorsprungs 7 zu erhöhen. Dies liegt daran, dass ein Winkel α vom Ende der vorgeschalteten Dichtrippe 5a in Richtung der Wiederanhaftungskante 15 zu groß wird und der Leckstrahl SL nicht mehr an der Wiederanhaftungskante 15 wiederanhaftet.
  • Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis H2/L1 der Tiefe H2 des zweiten Hohlraums 18 zur Rippenteilung L1, das der zweite Parameter ist, zum Beispiel 0,05 bis 0,3 ist. Es wird beispielsweise nicht bevorzugt, H2/L1 auf 0,5 oder dergleichen einzustellen und die Tiefe H2 des zweiten Hohlraums 18 zu erhöhen. Dies liegt daran, dass der Winkel αzu groß wird und der Leckstrahl SL nicht mehr an der Wiederanhaftungskante 15 wiederanhaftet.
  • Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis H1/L1 der Tiefe H1 des ersten Hohlraums 17 zur Rippenteilung L1, das der dritte Parameter ist, größer ist, da die Rippenteilung L1 kleiner wird, und es wird bevorzugt, dass das Verhältnis 0,5 oder größer ist.
  • Das Verhältnis L1/CL der Rippenteilung L1 zum Zwischenraum CL, das der vierte Parameter ist, ist nicht genauer festgelegt; nicht nur, weil der Zwischenraum CL beim Anhalten und im Betrieb unterschiedlich ist, sondern auch, weil sich der Zwischenraum abhängig von den Betriebsbedingungen verändert. Es wird bevorzugt, dass das Verhältnis L1/CL der Rippenteilung L1 zum Zwischenraum CL nach der genauen Spezifikation eines Geräts eingestellt wird.
  • Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform haftet der durch jeden kleinen Spalt m geströmte Leckstrahl SL stabil an der Wiederanhaftungskante 15 des Vorsprungs 7 wieder an. Die kinetische Energie des Leckstrahls SL kann durch eine Verbreitung des Leckstrahls SL aufgrund des Wiederanhaftens verloren gehen.
  • Darüber hinaus lässt sich die Wirkung der Verbreitung des Leckstrahls SL durch den im ersten Hohlraum gebildeten Wirbel B1 verstärken. Zusätzlich lässt sich der durch den nachgeschalteten Spalt mB strömende Leckstrahl SL aufgrund der Wirkung einer Kontraktionsströmung und der Wirkung eines Verlustes an kinetischer Energie, die durch die im zweiten Hohlraum erzeugte Strömung B2 verursacht werden, reduzieren.
  • Außerdem kommt bei Verwendung der Direct-Passage-Labyrinthdichtung als Dichtungsstruktur eine stationäre Seite nicht mit einer rotierenden Seite in Kontakt, selbst wenn eine Expansionsdifferenz zwischen der Welle 30, die die rotierende Seite ist, und dem Gehäuse, das die stationäre Seite ist, hervorgerufen wird.
  • Darüber hinaus kann durch Verwendung des Elements als Vorsprung 7, das bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung rechteckig ist, die Position der Wiederanhaftungskante 15 festgelegt und der Wiederanhaftungspunkt des Leckstrahls SL stabilisiert werden.
  • Obwohl die Scheibenfläche 8 der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet ist, dass eine Hauptfläche hiervon orthogonal zur Achslinie O ist, so ist die Scheibenfläche außerdem nicht hierauf beschränkt, wenn die Position der Wiederanhaftungskante 15 wie eingestellt beibehalten werden kann. Beispielsweise kann die Scheibenfläche 8 eine zur vorgeschalteten Seite geneigte Form haben, während die Scheibenfläche näher an eine radiale Außenumfangsseite kommt.
  • In ähnlicher Weise kann die zylindrische Fläche 9 der vorliegenden Ausführungsform auch eine zur radialen Innenumfangsseite geneigte Form haben, während die zylindrische Fläche näher an die nachgeschaltete Seite kommt.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass der Vorsprung 7 nicht fest ist, sondern eine hohle Struktur hat.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine Dichtungsstruktur einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben. Außerdem wird die vorliegende Ausführungsform vorwiegend im Hinblick auf Unterschiede von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Teile wird ausgelassen.
  • Wie in 7 dargestellt, wird ein hervorstehender Streifenteil 24 auf der Rippenseite, der ein hervorstehender Streifen ist, der in Richtung der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 von einem vorgeschalteten Ende der zylindrischen Fläche 9 vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt, auf einem Vorsprung 7B einer Dichtungsstruktur 2B der vorliegenden Ausführungsform gebildet. Anders ausgedrückt: Die Wiederanhaftungskante 15 des Vorsprungs 7 ist der hervorstehende Streifenteil 24 auf der Rippenseite, der der hervorstehende Streifen ist, der in Richtung der Umhüllung 51 von der zylindrischen Fläche 9 vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt.
  • Der durch den nachgeschalteten Spalt mA geströmte Leckstrahl SL haftet an der Wiederanhaftungskante 15 der nachgeschalteten Dichtrippe 5b wieder an. In diesem Fall werden der Wirbel B1 und die Strömung B2 klar voneinander getrennt, während die Wiederanhaftungskante 15 in Richtung der radialen Innenumfangsseite vorsteht. Das heißt, dass der Wirbel B1 und die Strömung B2 stabil gebildet werden.
  • Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform werden der im ersten Hohlraum durch den hervorstehenden Streifenteil 24 auf der Rippenseite gebildete Wirbel B1 und die im zweiten Hohlraum erzeugte Strömung B2 stabil gebildet. Dementsprechend kann die Wirkung einer Reduzierung des Leckstrahls SL gefördert werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine Dichtungsstruktur einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
  • Wie in 8 dargestellt, wird ein hervorstehender Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite (dritter hervorstehender Streifenteil), der ein hervorstehender Streifen ist, der in Richtung der unteren Fläche 13 vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt, zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe 5a und der Wiederanhaftungskante 15 in axialer Richtung auf der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 einer Dichtungsstruktur 2C der vorliegenden Ausführungsform gebildet.
  • Anders ausgedrückt: Der hervorstehende Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite, der so gebildet wird, dass ein entlang der Außenumfangsfläche 4 strömendes Fluid von der Außenumfangsfläche 4 abgezogen wird, wird auf der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 gebildet, die die rotierende Seite ist.
  • Der hervorstehende Streifenteil 25 wird so gebildet, dass seine Höhe in Radialrichtung von der Außenumfangsfläche 4 geringer als die Dimension jedes kleinen Spalts m ist. Das heißt, dass der hervorstehende Streifenteil 25 eine solche Höhe hat, dass der hervorstehende Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite und jede Dichtrippe 5 nicht in Kontakt miteinander kommen, selbst wenn eine Expansionsdifferenz zwischen der Welle 30, die die rotierende Seite ist, und dem Gehäuse 10, das die stationäre Seite ist, hervorgerufen wird.
  • Während der durch den vorgeschalteten Spalt mA geströmte Leckstrahl SL mit dem hervorstehenden Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite kollidiert, wird der Blowout des Leckstrahls SL reduziert. Im Einzelnen kollidiert der Leckstrahl SL, der ohne Wiederanhaften an der Wiederanhaftungskante 15 in Richtung des nachgeschalteten Spalts mB von dem vorgeschalteten Spalt mA geblasen werden soll, mit dem auf der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 gebildeten hervorstehenden Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite. Dementsprechend kann der Blowout-Effekt in der Direct-Passage-Labyrinthdichtung unterdrückt werden.
  • Zusätzlich wird im zweiten Hohlraum 18 ein Wirbel B3 gebildet, während der Blowout des Leckstrahls SL durch den hervorstehenden Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite reduziert wird. während der Wirbel B3 auf der vorgeschalteten Seite der nachgeschalteten Dichtrippe 5b gebildet wird, wird die Abgabe kinetischer Energie gefördert, die Kontraktionsströmung wird stark, und die Strömungsgeschwindigkeit des Leckstrahls SL kann weiter reduziert werden.
  • Darüber hinaus wird die axiale Position des hervorstehenden Streifenteils 25 auf der rotierenden Seite adäquat auf eine Position eingestellt, in der der Blowout des Leckstrahls SL, der an der Wiederanhaftungskante 15 wiederanhaftet, verhindert und die Bildung des im zweiten Hohlraum 18 gebildeten Wirbels B3 nicht behindert wird.
  • Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform kann der Blowout des Leckstrahls SL verhindert werden, und aufgrund des im zweiten Hohlraum 18 gebildeten Wirbels B3 wird die Abgabe kinetischer Energie gefördert, die Kontraktionsströmung wird stark, und die Strömungsgeschwindigkeit des Leckstrahls SL kann weiter reduziert werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine Dichtungsstruktur einer vierten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
  • Wie in 9 dargestellt, ist ein Vorsprung 7D einer Dichtungsstruktur 2D der vorliegenden Ausführungsform ein zylindrisches Element, das von einer vorgeschalteten Fläche jeder Dichtrippe 5 in Richtung der vorgeschalteten Seite vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt. Anders ausgedrückt: Der Vorsprung 7D ist ein zylindrisches Element, das mit der vorgeschalteten Fläche jeder Dichtrippe 5 verbunden und konzentrisch mit einer sich zwischen der Wiederanhaftungskante 15 und der Dichtrippe 5 erstreckenden Achslinie O ist (siehe 1).
  • Der durch den vorgeschalteten Spalt mA geströmte Leckstrahl SL haftet an der Wiederanhaftungskante 15 wieder an, die – ähnlich zu der ersten Ausführungsform – ein vorgeschaltetes Ende des Vorsprungs 7D ist. Dementsprechend wird, zusätzlich zu dem Wirbel B1 und der Strömung B2, der Wirbel B4 ebenfalls im dritten Hohlraum 19 gebildet, der ein Raum zwischen dem Vorsprung 7D und der unteren Fläche 13 ist.
  • Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform lassen sich durch den Vorsprung, der eine andere Form als der Vorsprung gemäß der ersten Ausführungsform hat, die gleichen Wirkungen erzielen wie durch die Dichtungsstruktur 2 gemäß der ersten Ausführungsform. Im Einzelnen kann das Gewicht der Dichtrippen durch eine Reduzierung des Volumens des Vorsprungs reduziert werden.
  • Im Folgenden wird die Dichtungsstruktur eines ersten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 10 dargestellt, hat die Dichtungsstruktur 2D des ersten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der die Stabilität eines Wirbels durch die Bildung eines dreieckigen hervorstehenden Streifenteils 26 (zweiter hervorstehender Streifenteil), der ein dreieckiger hervorstehender Streifenteil ist, auf der unteren Fläche 13 der Dichtungsstruktur 2D der vierten Ausführungsform erreicht wird.
  • Im Einzelnen ist der dreieckige hervorstehende Streifenteil 26 ein hervorstehender Streifen, der in Richtung der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 vorsteht, die die rotierende Seite ist und sich in Umfangsrichtung zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe 5a und der Wiederanhaftungskante 15 in Richtung der Achslinie auf der unteren Fläche 13 erstreckt. Der dreieckige hervorstehende Streifenteil 26 hat ein Paar geneigter Flächen 27, die eine Strömung von der radialen Innenumfangsseite in Richtung der radialen Außenumfangsseite in eine axiale vorgeschaltete Seite und eine axiale nachgeschaltete Seite teilen.
  • Gemäß dem oben erwähnten Modifizierungsbeispiel lässt sich die Bildung des im dritten Hohlraum 19 gebildeten Wirbels B4 durch Vorsehen des dreieckigen hervorstehenden Streifenteils 26 auf der unteren Fläche 13 fördern.
  • Im Folgenden wird die Dichtungsstruktur eines zweiten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 11 dargestellt, hat die Dichtungsstruktur 2D des zweiten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der der hervorstehende Streifenteil 25 auf der rotierenden Seite der Dichtungsstruktur 2C der dritten Ausführungsform zusätzlich zu der Konfiguration der Dichtungsstruktur des ersten Modifizierungsbeispiels vorgesehen ist.
  • Gemäß dem oben erwähnten Modifizierungsbeispiel lässt sich der Blowout des Leckstrahls SL zusätzlich zu den Wirkungen des ersten Modifizierungsbeispiels der vierten Ausführungsform verhindern. Darüber hinaus wird durch die Bildung des Wirbels B3 im zweiten Hohlraum 18 die Abgabe kinetischer Energie gefördert, die Kontraktionsströmung wird stark, und die Strömungsgeschwindigkeit des Leckstrahls SL kann weiter reduziert werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine Dichtungsstruktur einer fünften Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben. Außerdem wird die vorliegende Ausführungsform vorwiegend im Hinblick auf Unterschiede von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Teile wird ausgelassen.
  • Wie in 12 dargestellt, wird eine zylindrische Fläche 9E eines Vorsprungs 7E der Dichtungsstruktur 2E der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass der Abstand von der Außenumfangsfläche 4 der Umhüllung 51 in Richtung der nachgeschalteten Seite größer wird. Das heißt, dass der Vorsprung 7E der vorliegenden Ausführungsform in einer Form gebildet wird, bei der ein Schnitt in den Vorsprung 7 der ersten Ausführungsform derart vorgenommen wird, dass die Tiefe des zweiten Hohlraums 18 von der Wiederanhaftungskante 15 in Richtung der nachgeschalteten Seite größer wird.
  • Die Position der Wiederanhaftungskante 15 wird durch das gleiche Verfahren definiert, das auch für die Wiederanhaftungskante 15 der ersten Ausführungsform verwendet wird.
  • Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform wird die Wirkung der Verbreitung des Leckstrahls SL verbessert, und der durch den nachgeschalteten Spalt mB strömende Leckstrahl SL kann reduziert werden.
  • Obwohl die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben wurden, stellen die jeweiligen Komponenten, deren Kombinationen oder dergleichen in den jeweiligen Ausführungsformen lediglich Beispiele dar. Ergänzungen, Auslassungen, Ersetzungen und andere Modifizierungen der Komponenten können vorgenommen werden, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt, sondern lediglich durch den Umfang der Ansprüche.
  • Beispielsweise setzt sich in den oben erwähnten jeweiligen Ausführungsformen die Labyrinthdichtung aus der auf der Seite der Spitze (rotierende Seite) jeder Laufschaufel 50 vorgesehenen Umhüllung 51 und den auf der unteren Fläche 13 (stationäre Seite) der Ringnut 12 vorgesehenen Dichtrippen 5 zusammen. Das Labyrinth ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Dichtrippen auf einer Laufschaufelseite vorgesehen sein, die die rotierende Seite ist.
  • Darüber hinaus lässt sich die Erfindung für eine Labyrinthdichtung verwenden, die einen Spalt zwischen der Welle, auf der keine Laufschaufel vorgesehen ist, und dem Gehäuse abdichtet. Beispielsweise lässt sich die Erfindung für eine Wellendichtung zwischen einem Turbinengehäuse und einem Rotor, eine Dichtung zwischen Laufschaufelgehäusen eines Axialkompressors, eine Dichtung zwischen Laufradgehäusen eines Zentrifugalkompressors und dergleichen verwenden.
  • Anders ausgedrückt: Die Dichtungsstrukturen der oben erwähnten jeweiligen Ausführungsform lassen sich für eine rotierende Maschine verwenden, die einen zweiten Strukturkörper umfasst, der einem ersten Strukturkörper in Radialrichtung über einen Spalt zugewandt ist und sich relativ zum ersten Strukturkörper um eine Achslinie dreht, sowie eine Vielzahl von Dichtrippen, die in dem ersten Strukturkörper oder dem zweiten Strukturkörper vorgesehen sind, zur Bildung kleiner Spalte gemeinsam mit dem anderen Strukturkörper in Richtung des anderen Strukturkörpers vorstehen und in Abständen in Richtung der Achslinie vorgesehen sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    DAMPFTURBINE (ROTIERENDE MASCHINE)
    2, 2B, 2C, 2D, 2E
    DICHTUNGSSTRUKTUR
    4
    AUßENUMFANGSFLÄCHE
    5, 5a, 5b, 5c
    DICHTRIPPE
    7, 7B, 7C, 7D, 7E
    VORSPRUNG (ANSATZ)
    8
    SCHEIBENFLÄCHE
    9, 9E
    ZYLINDRISCHE FLÄCHE
    10
    GEHÄUSE (ERSTER STRUKTURKÖRPER, ZWEITER STRUKTURKÖRPER)
    11
    ÄUßERER TRENNRING
    12
    RINGNUT
    13
    UNTERE FLÄCHE
    15
    WIEDERANHAFTUNGSKANTE
    17
    ERSTER HOHLRAUM
    18
    ZWEITER HOHLRAUM
    19
    DRITTER HOHLRAUM
    24
    HERVORSTEHENDER STREIFENTEIL AUF DER RIPPENSEITE
    25
    HERVORSTEHENDER STREIFENTEIL AUF DER ROTIERENDEN SEITE (DRITTER HERVORSTEHENDER STREIFENTEIL)
    26
    DREIECKIGER HERVORSTEHENDER STREIFENTEIL (ZWEITER HERVORSTEHENDER STREIFENTEIL)
    30
    WELLE
    31
    WELLENKÖRPER
    40
    LEITSCHAUFEL
    50
    LAUFSCHAUFEL
    51
    UMHÜLLUNG (ERSTER STRUKTURKÖRPER, ZWEITER STRUKTURKÖRPER)
    60
    LAGERABSCHNITT
    61
    GLEITLAGEREINHEIT
    62
    DRUCKLAGEREINHEIT
    B1, B3, B4
    WIRBEL
    B2
    STRÖMUNG
    CL
    ZWISCHENRAUM
    Gd
    SPALT
    H1, H2
    TIEFE
    m
    KLEINER SPALT
    mA
    VORGESCHALTETER SPALT (ZWISCHENRAUM)
    mB
    NACHGESCHALTETER SPALT (ZWISCHENRAUM)
    L1
    RIPPENTEILUNG
    L2
    BREITE
    O
    ACHSLINIE
    S
    DAMPF
    SL
    LECKSTRAHL (LECKSTROM)

Claims (7)

  1. Eine Dichtungsstruktur zum Abdichten eines Spalts zwischen einem ersten Strukturkörper und einem zweiten Strukturkörper, der dem ersten Strukturkörper in Radialrichtung zugewandt ist und sich relativ zum ersten Strukturkörper um eine Achslinie dreht, umfassend: eine Umfangsfläche, die auf dem ersten Strukturkörper oder dem zweiten Strukturkörper ausgebildet und parallel zur Achslinie ist; eine Vielzahl von Dichtrippen, die in dem jeweils anderen des ersten bzw. zweiten Strukturkörpers vorgesehen sind, in Richtung der Umfangsfläche vorstehen, gemeinsam mit der Umfangsfläche Zwischenräume bilden und in Richtung der Achslinie in Abständen vorgesehen sind; und einen zwischen einem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen vorgesehenen Vorsprung, der eine Wiederanhaftungskante bildet, an der ein Leckstrom, der durch einen Zwischenraum einer vorgeschalteten Dichtrippe geströmt ist, wiederanhaftet, und der einen ersten Hohlraum, in dem ein Wirbel erzeugt wird, der entlang der vorgeschalteten Dichtrippe in Richtung der Umfangsfläche strömt, sowie einen zweiten Hohlraum bildet, in dem eine Strömung erzeugt wird, die einen Kontraktionsströmungseffekt auf einen Zwischenraum einer nachgeschalteten Dichtrippe hat.
  2. Dichtungsstruktur nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung ein Element umfasst, das eine Scheibenfläche aufweist, die mit einer vorgeschalteten Seite jeder Dichtrippe verbunden ist und sich zwischen dem anderen Strukturkörper und der Wiederanhaftungskante erstreckt, sowie eine zylindrische Fläche, die eine Fläche eines Zylinders ist, der konzentrisch mit der sich zwischen der Wiederanhaftungskante und der Dichtrippe erstreckenden Achslinie ist und der bei Betrachtung aus einer Umfangsrichtung eine rechteckige Form aufweist.
  3. Dichtungsstruktur nach Anspruch 2, wobei die Wiederanhaftungskante des Vorsprungs ein hervorstehender Streifen ist, der von der zylindrischen Fläche in Richtung der Umfangsfläche vorsteht und sich in Umfangsrichtung erstreckt.
  4. Dichtungsstruktur nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung ein zylindrisches Element ist, das mit der vorgeschalteten Fläche jeder Dichtrippe verbunden und konzentrisch mit der sich zwischen der Wiederanhaftungskante und der Dichtrippe erstreckenden Achslinie ist, und das einen dritten Hohlraum bildet, in dem zwischen dem Vorsprung und der Fläche des anderen Strukturkörpers ein Wirbel gebildet wird.
  5. Dichtungsstruktur nach Anspruch 4, wobei ein zweiter hervorstehender Streifenteil, der in Richtung der Umfangsfläche vorsteht, sich in Umfangsrichtung erstreckt und die Bildung eines Wirbels im dritten Hohlraum fördert, zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe und der Wiederanhaftungskante in Richtung der Achslinie auf der Fläche des anderen Strukturkörpers zwischen dem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen gebildet ist.
  6. Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein dritter hervorstehender Streifenteil, der in Richtung der anderen Fläche vorsteht, sich in Umfangsrichtung erstreckt und einen Wirbel erzeugt, der einen Kontraktionsströmungseffekt auf den Zwischenraum der nachgeschalteten Dichtrippe im zweiten Hohlraum hat, zwischen der vorgeschalteten Dichtrippe und der Wiederanhaftungskante in Richtung der Achslinie auf der Fläche der Umfangsfläche zwischen dem in Richtung der Achslinie benachbarten Paar Dichtrippen gebildet ist.
  7. Eine rotierende Maschine, umfassend: die Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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