(57)【要約】【課題】ターボ機械のロータ側部材と、ターボ機械のステータ側部材と、の間のシール間隙を封止するためのシーリングシステムを提供する。【解決手段】ロータ側部材には、シール間隙の中に突出した第１シーリングストリップが受容された複数のシーリングストリップ溝が欠設されており、ステータ側部材には、シール間隙の中に突出した第２シーリングストリップが受容された複数のシーリングストリップ溝が欠設されており、シーリングストリップは、少なくとも１つのシーリングストリップパッケージを形成し、当該あるいは各シーリングストリップパッケージの上流と、当該あるいは各シーリングストリップパッケージの下流と、において、それぞれ１つのリリーフ溝がロータ側部材に欠設されており、各リリーフ溝はシーリングストリップ溝よりも最小で２倍最大で６倍幅広であり、シーリングストリップ溝よりも最小で２倍最大で６倍深い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械のための、すなわち該ターボ機械のロータ側部材（２）と、前記ターボ機械のステータ側部材（３）との間のシール間隙（４）を封止するためのシーリングシステム（１）であって、
前記ロータ側部材（２）には、前記シール間隙（４）の中に突出した第１シーリングストリップ（６）が受容された複数のシーリングストリップ溝（５）が欠設されており、
前記ステータ側部材（３）には、前記シール間隙（４）の中に突出した第２シーリングストリップ（８）が受容された複数のシーリングストリップ溝（７）が欠設されており、
前記シーリングストリップ（６、８）は、少なくとも１つのシーリングストリップパッケージ（１２）を形成したシーリングシステムにおいて、
もっぱら前記あるいは各シーリングストリップパッケージ（１２）の上流と、前記あるいは各シーリングストリップパッケージ（１２）の下流と、において、それぞれ１つのリリーフ溝（９、１０）が前記ロータ側部材（２）に欠設されており、各リリーフ溝（９、１０）は前記シーリングストリップ溝（５、７）よりも最小で２倍最大で６倍幅広であり、しかも前記シーリングストリップ溝（５、７）よりも最小で２倍最大で６倍深いことを特徴とするシーリングシステム。
【請求項２】
前記あるいは各シーリングストリップパッケージ（１２）の中で、直接隣り合うシーリングストリップ（６）の間には、リリーフ溝が前記ロータ側部材（２）に欠設されていないことを特徴とする請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項３】
各リリーフ溝（９、１０）はロータ側の前記シーリングストリップ溝（５）よりも最小で３倍最大で５倍幅広であり、しかもロータ側の前記シーリングストリップ溝（５）よりも最小で３倍最大で５倍深いことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のシーリングシステム。
【請求項４】
各リリーフ溝（９、１０）はロータ側の前記シーリングストリップ溝（５）よりもおよそ４倍幅広であり、しかもロータ側の前記シーリングストリップ溝（５）よりもおよそ４倍深いことを特徴とする請求項３に記載のシーリングシステム。
【請求項５】
各リリーフ溝（９、１０）の半径方向深さは、該リリーフ溝（９、１０）の軸方向幅に相当し、その結果前記リリーフ溝（９、１０）は、軸方向の断面で正方形の断面を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシーリングシステム。
【請求項６】
各リリーフ溝（９、１０）の正方形の断面は、溝底において、丸みを帯びた角（１１）を備えていることを特徴とする請求項５に記載のシーリングシステム。
【請求項７】
前記第１シーリングストリップ（６）は、自由端部で前記ステータ側部材（３）に触れ、前記第２シーリングストリップ（８）は、自由端部で前記ロータ側部材（２）に触れることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシーリングシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のシーリングシステム（１）を特徴とするターボ機械。
【請求項９】
軸流タービンであることを特徴とする請求項８に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書きに記載のターボ機械のためのシーリングシステムに関する。さらに本発明は、ターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１から、ターボ機械のロータ側部材と、ターボ機械のステータ側部材との間のシール間隙を封止するためのシーリングシステムが知られており、ロータ側部材には、第１シーリングストリップが受容されている複数のシーリングストリップ溝が欠設されており、ステータ側部材には、第２シーリングストリップが受容されている複数のシーリングストリップ溝が欠設されている。その際シーリングストリップは、複数のシーリングストリップパッケージを形成する。しかもこの従来技術には、ロータ側部材につまりシーリングストリップパッケージの中で隣り合うすべてのロータ側シーリングストリップ溝の間に、ステータ側部材に配設された第２シーリングストリップと一直線になるリリーフ溝を欠設することが知られている。これによって、ステータ側部材に配設された第２シーリングストリップが、駆動中のロータ側部材に触れるのを回避できる。
【０００３】
ターボ機械のロータ側部材と、ターボ機械のステータ側部材との間のシール間隙を封止するための、ターボ機械のためのさらなるシーリングシステムが、特許文献１から知られている。この従来技術にも従って提案されるのが、シーリングパッケージの中でつまりシーリングストリップパッケージの隣り合うシーリングストリップ溝の間で、ロータ側部材に少なくとも１つのリリーフ溝を欠設することであり、当該あるいは各リリーフ溝は、シーリングストリップ溝の深さの２５％から５０％の深さを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００３０８２０号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】『大型蒸気発電所』第３巻Ｂ、シュプリンガー出版、６８−６９ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このことから、本願発明の課題は、ターボ機械のための新式のシーリングシステムと、新式のターボ機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載のターボ機械のためのシーリングシステムによって解決される。本発明に従えば、もっぱら当該あるいは各シーリングストリップパッケージの上流と、当該あるいは各シーリングストリップパッケージの下流と、において、それぞれ１つのリリーフ溝がロータ側部材に欠設されており、各リリーフ溝はシーリングストリップ溝よりも最小で２倍最大で６倍幅広であり、しかもシーリングストリップ溝よりも最小で２倍最大で６倍深い。当該あるいは各シーリングストリップパッケージの中で、直接隣り合うシーリングストリップの間には、リリーフ溝がロータ側部材に欠設されていない。リリーフ溝の、本発明に係る位置決めおよび本発明に係る寸法決めによって、ターボ機械のロータ側部材と、ターボ機械のステータ側部材と、の間のシール間隙を封止するための特に有利なシーリングシステムが提供され得る。リリーフ溝の配置と寸法決めとによって保証されるのは、ロータ側部材とステータ側部材との間の原材料の組み合わせが望ましくない場合でも、熱注入によるロータ側部材の湾曲をできる限り抑えることである。それゆえ、ロータ側部材とステータ側部材との間で、非常にわずかな遊びを調節できる。ターボ機械の運転開始は、遊びがわずかしかなくても、確実に可能である。
【０００８】
有利なさらなる形態に従えば、各リリーフ溝はロータ側のシーリングストリップ溝よりも最小で３倍最大で５倍幅広であり、しかもロータ側のシーリングストリップ溝よりも最小で３倍最大で５倍深い。特に、各リリーフ溝はロータ側のシーリングストリップ溝よりもおよそ４倍幅広であり、しかもロータ側のシーリングストリップ溝よりもおよそ４倍深い。リリーフ溝のこのような寸法決めは、特に有利である。
【０００９】
有利なさらなる形態に従えば、各リリーフ溝の半径方向深さは、当該リリーフ溝の軸方向幅に相当し、その結果これらは、軸方向の断面で正方形の断面を備える。リリーフ溝のこのような幾何学的輪郭付けは、特に有利である。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる形態は、従属請求項と以下の記述とからもたらされる。本発明の実施例は図に基づいてより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るシーリングシステムの領域におけるターボ機械の部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に係るシーリングシステム１の領域におけるターボ機械の部分図を示している。それで図１は、ターボ機械のロータ側部材２およびターボ機械のステータ側部材３の部分図を示しており、これら２つの部材２、３の間に、封止されるべきシール間隙４が形成されている。ロータ側部材２とは、特にターボ機械のシャフトのことであり、ステータ側部材３とは、ターボ機械のハウジングのことである。ロータ側部材２には、複数のシーリングストリップ溝５が欠設されており、ロータ側部材２の各シーリングストリップ溝５には、シーリングストリップ６が受容されている。さらに、ステータ側部材３には、同様にそれぞれ１つのシーリングストリップ８が受容されている複数のシーリング溝７が欠設されている。ロータ側部材２のシーリングストリップ溝５内に設けられたシーリングストリップ６は、自由端部を有してシール間隙４の中に突出しており、駆動時にこの自由端部で、ステータ側部材３に触れることができる。ステータ側部材３のシーリングストリップ溝７内に設けられたシーリングストリップ８は、自由端部を有してシール間隙４の中に突出しており、駆動時にこの自由端部で、ロータ側部材２に触れることができる。
【００１３】
図１において、シーリングストリップ６、８は、シーリングストリップパッケージ１２を１つだけ形成する。しかしながら、これとは異なって、シーリングストリップ６、８を複数のシーリングストリップパッケージにグループ化することも可能である。
【００１４】
図１の実施例において、本願発明の主旨では、ロータ側部材２にリリーフ溝９、１０が、つまり封止されるべきシール間隙４の貫流方向で見て、第１リリーフ溝９がシーリングストリップパッケージ１２の上流に、第２リリーフ溝１０がシーリングストリップパッケージ１２の下流に欠設されており、その結果、それに従って、図１に示されたシーリングストリップパッケージ１２の中で、直接隣り合うロータ側のシーリングストリップ溝５の間には、リリーフ溝はロータ側部材２に欠設されていない。それに従って、一方では、ロータ側部材２のシーリングストリップ溝５に設けられたシーリングストリップ６がステータ側部材３に触れることができ、他方で、ステータ側部材３のシーリングストリップ溝７に設けられたシーリングストリップ８がロータ側部材２に触れることができる。これは、シール間隙４の効果的な封止にとって有利である。
【００１５】
図１において示されたシーリングストリップパッケージ１２の上流と下流とで、ロータ側部材２に欠設されたリリーフ溝９、１０は、シーリングストリップ溝５、７よりも最小で２倍最大で６倍幅広であり、しかもシーリングストリップ溝５、７よりも最小で２倍最大で６倍深い。リリーフ溝９、１０のこの寸法決めと配置とによって、良好なシール機能を保証して、かつロータ側部材２とステータ側部材３との間の遊びを最小限にしつつ、ステータ側部材３に配設されたシーリングストリップ８が入るか、もしくは触れる場合、熱注入の結果としてロータ側部材２が湾曲する危険性を最小限にする。ロータ側部材２が破損する危険性は、減少する。
【００１６】
好適には、リリーフ溝９、１０の各々は、ロータ側部材２に欠設されたシーリング溝５の各々よりも最小で３倍最大で５倍幅広であり、かつ最小で３倍最大で５倍深い。特に好ましいのは、ロータ側部材２に欠設されたリリーフ溝９の各々が、ロータ側部材２に欠設されたシーリングストリップ溝５よりもおよそ４倍幅広であり、かつおよそ４倍深い、本発明の構成である。およそ４倍とは、３．６倍から４．４倍の範囲つまり４倍±１０％の範囲に相当する。
【００１７】
好適には、ロータ側部材２に欠設されたリリーフ溝９、１０の断面は正方形であり、それに従って、当該リリーフ溝９、１０は幾何学的に、その半径方向深さがその軸方向幅に相当するような輪郭をしている。半径方向深さは、図１において寸法Ｘ１で明示されており、軸方向幅は、寸法Ｘ２で明示されている。溝底の領域において、リリーフ溝９は、丸みを帯びた角１１を有する。
【００１８】
リリーフ溝９、１０は、ステータ側部材３に配設されたシーリングストリップ８がロータ側部材２に触れるもしくは当たる際に、ロータ側部材２が軸方向に広がるのを可能にし、それによって、ロータ側部材２とステータ側部材３との間の原材料の組み合わせが望ましくない場合でも、ロータ側部材２の湾曲を最小限に低減することができる。それに従って、リリーフ溝９、１０は、ステータ側のシーリングストリップ８が触れる際に起こる、ロータ側部材２の軸方向の拡大を受容もしくは補償することができるので、そのようなロータ側部材２の曲げを防ぐことができる。比較的深いリリーフ溝９、１０は、さらに有利には、これによって達成される、リリーフ溝９、１０の領域におけるロータ断面の削減によって、ロータ力学に影響を及ぼす。ターボ機械の運転開始は、いつでも可能である。それだけでなく、シーリングシステム１は、封止されるべきシール間隙４の効果的な封止を保証する。
【００１９】
本発明に係るシーリングシステム１は、ターボ機械で使用される。特に、本発明に係るシーリングシステム１は、軸方向に貫流されるターボ機械好適には軸流タービンもしくは軸流エキスパンダで使用される。しかしながら当該シーリングシステム１は、軸流コンプレッサあるいは軸流・半径流ターボ機械でも使用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１  シーリングシステム
２  ロータ側部材
３  ステータ側部材
４  シール間隙
５  シーリングストリップ溝
６  シーリングストリップ
７  シーリングストリップ溝
８  シーリングストリップ
９  リリーフ溝
１０  リリーフ溝
１１  丸みを帯びた角
１２  シーリングストリップパッケージ
Ｘ１  半径方向深さ
Ｘ２  軸方向幅
【図１】
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