174193. lajstromszámú szabadalom • Berendezés turbinák és kompresszorok dinamikus teljesítményhatárának növelésére
3 174193 4 értelméhez és ezzel a forgórész lengésének útjához képest. A kerületi erő eredő oldalkomponense, amelyet az irodalomban túlnyomórészt kereszterővel jelölnek, merőleges pillanatnyi kitérés irányára és hatása a lengés gerjesztését elősegítő értelmű. Ismeretes továbbá, hogy a résáramlások a tömszelercékben és a labirintusokban egy, a résgerjesztéshez hasonló getjesztést idézhetnek elő. Ezeknek a stabilitáshatárra való befolyását azonban eddig jelentéktelennek tartották. Ily jellegű kísérletekkel azt is bebizonyították, hogy a turbinák érintkezésmentes tömítéseiben az áramlás nyomásának lefolyásából jelentős önlengést keltő erők származhatnak. E mellett igazi labirinttömítések kerültek alkalmazásra és a nyomáseloszlásból származó gerjesztés intenzitása maximum kétszerese a résveszteségből származó gerjesztésnek. Az excentrikus tömítésekben a nyomáseloszlás perdületmentes áramlás és nem mozgatott falazatok melletti körülmények között ismert és feltárt Ahogyan az az 1. ábrán látható - a szimmetrikus kiegyenlítő áramlásoktól eltekintve - ezeknél a tisztán tengelyirányú átáramlási tömítéseknél a nyomáseloszlás szimmetrikus a legkeskenyebb helyekig. Mégis itt egy, ezzel összefüggésben kevésbé jelentős R* visszaállító erő lép fel, azonban nincs a kitérés irányára merőleges Q. kereszterő és ezzel egyidejűleg kitérésfüggő, lengésgerjesztő erő sem. Ebből arra lehet következtetni, hogy a tényleges, az említett kísérletekkel, megállapított lengésgerjesztés okát ott kell keresni, ahol a valóságos viszonyok a turbináknál eltérnek az előbb leírt, az 1. ábrán bemutatott vizsgálati modelltől. A turbinafokozatban mind a vezetőkerék kilépésnél fellépő perdület, mind pedig a forgórészben, illetve annak tárcsáiban és bandázsaiban keletkező nyírófeszültségek következtében a résáramlásnak van egy, a forgórész forgási irányába ható kerületi komponense is. Ennek alapján feltételezhető, hogy a nyomáseloszlás turbina tömítéseknél megállapított, a legszűkebb helyhez képesti szimmetrikus helyzetből való eltolódásának okát a résáramlás kerületi komponensében kell keresni. Egy ilyen nyomáseloszlást mutat be vázlatosan a 2. ábra, ahol ezenkívül a résáramlás Cu közepes kerületi komponense, a nyomáseloszlásból származó R eredő erő, a Q. kereszterő és az Rx visszaállítóerő is fel van tüntetve. Az elvégzett mérések azt is megmutatták, hogy a turbinarácsoknál az áramlásban létrejövő nyomáseloszlásból származó kereszterő a résgerjesztésből eredő erővel összeadódik az öngerjesztett lengéseket erősítő értelemben. A forgórész stabilitáshatárának növelésére eddig ismeretes leghatásosabb intézkedést a kritikus fordulatszámnak a forgórész megfelelő merevebb kiképzésével elért növekedése jelentette. Ez az intézkedés azonban a vezető szerkezetek tömítésének átmérőnövelését és ennek következtéén a belső turbinahatásfok csökkenését vonta maga után. A találmánynak az a célja, hogy a dinamikus határteljesítmény növelése érdekében egy eljárást és egy, az eljárás foganatosítására szolgáló berendezést hozzon létre. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy egy lengésre hajlamos rendszer stabilitásának határát azzal is lehet növelni, hogy a lengéskeltő erőket csökkentjük és/vagy a lengéscsillapító, illetve lengéscsökkentő erőket növeljük. Találmányunk lényege tehát egy olyan berendezés gáz- gőzturbinák vagy kompresszorok dinamikus teljesítményhatárának növelésére, ahol a forgó- és az állórész közötti résben érintkezésmentes tömítések vannak. A találmány szerinti berendezés azzal jellemezhető, hogy az érintésmentes tömítések résének környezetében és/vagy a rés előtt a résáramlásnak az önrezgés lengésvektorának forgási irányába eső komponense csökkentésére alkalmas szerkezeti kialakítású áramlásvezető elemek vannak. A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alakjainál az áramlásvezető elemek, célszerűen terelőlemezek, bordák, profilok vagy csatornák. Az említett áramlásvezető elemek a turbina vagy kompresszor forgórészének tengelyén átmenő síkokban vannak elrendezve. Egy célszerű kiviteli alaknál az áramlásvezető elemek az érintkezésmentes tömítések csavarvonalszerű belépőszakasza formájában vannak kiképezve. Ott, ahol a forgórész és az állórész közötti résben az érintkezésmentes tömítések el vannak rendezve, ezek résének környezetében és/vagy a rés elé torkoló záró vagy keverőközegek a résáramlás önrezgés-vektorának a forgásirányba eső komponensének csökkentésére alkalmas módon történő bevezetésére nyílások vannak. Ezen említett nyílások gőz- vagy zárógőz bevezetésére alkalmasan vannak kiképezve. Az áramlásvezető elemek, illetve a záró- vagy keverőközeg bevezetésére alkalmas nyílások a rés kerülete mentén egyenletesen vannak elrendezve. A berendezés kialakítható oly módon is, hogy az áramlásvezető elemek, illetve a záró- vagy keverőközeg bevezetésére alkalmas nyílások a legnagyobb lengési kitérés környezetében koncentráltan vannak elrendezve. Az ábrákon a találmány szerinti berendezés két nyomáseloszlási diagramját és több kiviteli példát mutatunk be. Az 1. ábrán egy perdületmentes átfolyású, excentrikus tömítés nyomáseloszlása látható, a 2. ábra olyan excentrikus tömítéssel ellátott turbina nyomáseloszlási diagramját mutatja be, ahol a résáramlásnak a forgórész forgási irányába mutató cu kerületi komponense pozitív értelmű, a 3a. ábrán a forgórész tengelyt magában foglaló középhosszmetszet kivágása látható a tömítőkamrák előtti áramlásvezető elemekkel, a 3b. ábrán a 3a. ábrán feltüntetett Illb—Illb vonal szerinti metszetet mutatjuk be, a 4. ábrán a forgórész tengely magában foglaló közép-hosszmetszet kivágását mutatja be a tömítés csavarmenetszerű belépőszakaszával, a 6. ábrán az 5. ábrán feltüntetett VI—VI vonal szerinti metszet látható, a 7. ábrán a forgórész tengelyt magában foglaló közép-hosszmetszet kivágását mutatjuk be, amely* 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
