BRPI1104920A2

BRPI1104920A2 - mÁquina hidrÁulica

Info

Publication number: BRPI1104920A2
Application number: BRPI1104920-0A
Authority: BR
Inventors: Hideyuki Kawajiri; Naritoshi Nakagawa
Original assignee: Toshiba Toshiba Toshiba Corp Kk
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-03-26
Also published as: NZ594595A; US8944757B2; AU2011213756C1; AU2011213756A1; US20120063889A1; AU2011213756B2; CN102401135B; BRPI1104920B1; JP5835687B2; JP2012082817A; AU2011213756B9; CN102401135A

Abstract

Patente de Invenção: "MÁQUINA HIDRÁULICA". A presente invenção refere-se a uma máquina hidráulica de acordo com uma modalidade incluíndo uma porção de vedação (31) que é formada de um espaço mínimo anelar formado entre uma banda de rotor (15) de um rotor (12) que configura uma porção rotativa e um revestimento de vedação (22) que é uma porção estacionária e arranjada em oposição à banda de rotor (15). Uma ranhura (40) que tem uma forma de seção transversal quadrangular é formada de maneira circunferencial em uma superfície (24) do revestimento de vedação (22) que configura a porção de vedação (31). Em uma seção transversal perpendicular a uma direção que forma ranhura da ranhura (40) um ãngulo 0 que é formado entre um lado WU da ranhura (40) no lado o mais a montante com relação à direção de escoamento do escoamento de vazamento e um lado WO da ranhura (40) que está em uma linha prolongada da superfície (24) do revestimento de vedação (22) é determinado ser 15º ou mais, e 40º ou menos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA HIDRÁULICA".

Referência cruzada a pedidos relacionados

Este pedido é baseado em, e reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Japonesa número 2010- 204824, depositado em 13 de setembro de 2010, e Pedido de Patente Japonesa número 2011-162187, depositado em 25 de julho de 2011, cujos conteúdos completos são aqui incorporados para referência. Campo

Modalidades descritas aqui são relativas, geralmente, a uma

máquina hidráulica tal como uma turbina tipo Francis e uma turbina-bomba tipo Francis. Fundamento

Como uma máquina hidráulica existe, por exemplo, tipos tais como uma turbina hidráulica, uma bomba, e similares. Por exemplo, a má- quina hidráulica tal como uma turbina tipo Francis, tem uma porção rotativa e uma porção estacionária, de modo que ocorre um escoamento de vazamen- to que faz parte do fluido de trabalho que escoa através do espaço entre e- las. O escoamento de vazamento não realiza troca de energia com um mo- vimentador primário dentro da máquina hidráulica, e uma perda de vazamen- to é provocada dependendo de uma vazão do escoamento de vazamento. Portanto, para reduzir a vazão do escoamento de vazamento para tão pe- quena quanto possível, uma estrutura de vedação formada de um espaço mínimo é adotada na vizinhança da entrada e saída da máquina hidráulica. Em adição à estrutura configurada de apenas o espaço mínimo,

esta estrutura de vedação inclui uma estrutura em que a passagem é estrei- tada formando uma projeção de uma forma retangular, uma forma em dente de serra, ou uma forma rosqueada a partir de, por exemplo, uma superfície de vedação da porção estacionária em uma parte do espaço entre a porção estacionária e a porção rotativa que configura uma porção de vedação, e uma estrutura em que a porção de vedação é formada para ter diversos es- tágios. A turbina hidráulica tal como uma turbina do tipo Francis utiliza água de rio que contém terra e areia como um fluido de trabalho. Portanto, por exemplo, uma estrutura de vedação convencional em que uma passa- gem estreitada para formar uma projeção a partir de uma superfície de ve- dação da porção estacionária sofre de abrasão da extremidade da ponta da projeção, devido à água de rio conter terra e areia, resultando em uma pos- sibilidade que um efeito de vedação seja deteriorado, e vazão do escoamen- to de vazamento do fluido de trabalho (água de rio) aumente. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista que mostra uma parte da turbina hidráuli- ca de uma primeira modalidade em uma seção transversal meridional.

A figura 2 é uma vista que mostra uma seção transversal meridi- onal de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica da pri- meira modalidade.

A figura 3 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em maneira ampliada, uma porção de ranhura da estrutura de veda- ção fornecida para a turbina hidráulica da primeira modalidade.

A figura 4 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em maneira ampliada, outra forma da porção de ranhura da estrutu- ra de vedação fornecida para a turbina hidráulica da primeira modalidade.

A figura 5 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em maneira ampliada, uma porção de ranhura de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica de uma segunda modalidade.

A figura 6 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em uma maneira ampliada, outra forma da porção de ranhura da estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica da segunda moder- nidade.

A figura 7 é uma vista de desenvolvimento em planta de ranhu- ras formadas sobre uma superfície de um revestimento de vedação da turbi- na hidráulica de uma terceira modalidade, quando vista a partir de um lado da banda do rotor.

A figura 8 é uma vista que mostra uma seção transversal meridi- onal de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica de uma quarta modalidade.

A figura 9 é uma vista que mostra uma parte de uma seção transversal A-A da figura 8.

A figura 10 é uma vista que mostra uma seção transversal hori- zontal de uma parte de uma porção de ranhura de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica de uma quinta modalidade.

A figura 11 é uma vista que mostra, em maneira ampliada, uma seção transversal meridional de uma porção de ranhura de uma porção de vedação que tem uma ranhura convencional.

A figura 12 é uma vista que mostra perdas determinadas pela análise numérica de escoamentos.

A figura 13 é uma vista que mostra a condição de um escoamen- to em uma porção de ranhura da porção de vedação da presente modalida- de.

A figura 14 é uma vista que mostra a condição de um escoamen- to na porção de ranhura de uma porção de vedação de uma turbina hidráuli- ca convencional.

A figura 15 é uma vista que mostra, em uma maneira ampliada, uma seção transversal meridional de uma porção de vedação de acordo com a presente modalidade.

A figura 16 é uma vista que mostra, em uma maneira ampliada, uma seção transversal meridional de uma porção de vedação de uma turbi- na hidráulica convencional.

A figura 17 é uma vista que mostra os resultados de medição de fatores de descarga de escoamentos de vazamento. Descrição Detalhada

Em uma modalidade, uma porção de vedação formada de um espaço mínimo anelar é fornecida entre uma porção rotativa, que é dotada de uma pluralidade de lâminas e um elemento anelar colocado circunferen- cialmente em uma das extremidades das lâminas e uma porção estacionária que é arranjada em oposição ao elemento anelar. Uma porção de ranhura que tem uma forma de seção transversal de forma de η ângulos (n = 3 ou mais) é formada circunferenciaímente sobre uma porção de parede do ele- mento anelar ou da porção estacionária que configura a porção de vedação. Um ângulo Θ, que é formado entre um lado WO da porção de ranhura sobre uma linha prolongada de uma superfície de parede da porção de parede e um lado WU da porção de ranhura no lado o mais de montante em relação a uma direção de escoamento do escoamento de vazamento, é 15 ° ou mais e 40° ou menos em uma seção transversal perpendicular a uma ranhura que forma direção da porção de ranhura. Modalidades da invenção estão descritas abaixo com referência

aos desenhos. Primeira Modalidade

A figura 1 é uma vista que mostra uma parte de uma turbina hi- dráulica 10 de uma primeira modalidade em uma seção transversal meridio- nal. Como um exemplo da turbina hidráulica 10 que funciona como uma má- quina hidráulica, uma turbina de tipo Francis está descrita abaixo. Partes componentes iguais nas modalidades seguintes são indicadas pelos mes- mos numerais de referência, e descrições superpostas serão omitidas ou simplificadas.

Como mostrado na figura 1, um rotor tipo Francis 12 é conecta-

do à extremidade inferior de um eixo principal 11 da turbina hidráulica 10. Um gerador (não mostrado) é conectado ao topo do eixo principal 11. O rotor 12 inclui diversas lâminas de rotor 13 que são arranjadas em intervalos prescritos de maneira circunferencial, uma coroa conformada em disco 14 que fixa as lâminas do rotor 13 a partir de seus lados um, e uma banda de rotor 15 que funciona como um elemento anelar para fixar as lâminas de ro- tor 13 a partir dos outros lados. A coroa 14 é conectada ao eixo principal 11.

Uma carcaça 16 é arranjada em uma periferia exterior do rotor 12, e diversas palhetas fixas 17 são arranjadas circunferenciaímente em uma porção periférica interior da carcaça 16. Diversas palhetas guia 18 são arranjadas circunferenciaímente entre as palhetas fixas 17 e o rotor 12.

Uma cobertura 19 é colocada acima do rotor 12 e um anel de descarga 20 é colocado abaixo do rotor 12. Em adição, um tubo de descarga 21 que é conectado ao anel de descarga 20 é colocado abaixo do rotor 12.

Uma estrutura de vedação é configurada entre a banda de rotor do rotor 12 que configura uma porção rotativa e uma porção estacionária tal como o anel de descarga 20, colocado em oposição à banda de rotor 15 para circundar a banda de rotor 15.

A estrutura de vedação está descrita abaixo.

A figura 2 é uma vista que mostra uma seção transversal meridi- onal da estrutura de vedação fornecida à turbina hidráulica 10 da primeira modalidade. A figura 3 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em uma maneira ampliada, uma porção de ranhura da estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 10 da primeira modalidade. A figura 4 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em uma maneira ampliada, outra forma da porção de ranhura da estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 10 da primeira modalidade.

Como mostrado na figura 2, uma porção de vedação 31 que é formada de um espaço mínimo anelar e uma porção espaço anelar 33 que é comunicado com uma passagem principal 35 e permite escoar um escoa- mento principal dobrado em ângulos retos a partir de uma saída 32 da por- ção de vedação 31 são configuradas entre a banda de rotor 15 e um reves- timento de vedação 22 que é uma porção estacionária formada sobre uma superfície do anel de descarga 21, de modo a ser oposta à banda de rotor 15. A porção espaço anelar 33 é dobrada em ângulos retos a partir da saída 32 da porção de vedação 31, aqui, porém é determinado que o ângulo de dobramento (ângulo de dobramento da porção cuja superfície é dobrada pa- ra uma forma em L no revestimento de vedação 22 mostrado na figura 2) inclui uma faixa de 60 até 120 O ângulo de dobramento é determinado para cair na faixa acima, uma vez que, por exemplo, uma turbina tipo Francis do tipo de eixo vertical tem uma possibilidade de colocação do rotor 12 sobre uma superfície 23 do revestimento de vedação 22 que configura a porção espaço 33 no momento de montagem e desmontagem, e se o ângulo de dobramento não estiver na faixa acima, é difícil colocar o rotor 12 sobre a superfície 23, e não é realista.

Como mostrado na figura 2 e na figura 3, uma ranhura horizontal anelar 40 é formada de maneira circunferencial sobre uma superfície 24 do revestimento de vedação 22 que configura a porção de vedação 31. Assim, a ranhura 40 é posicionada entre uma entrada 34 e a saída 32 da porção de vedação 31.

A ranhura 40 tem uma forma quadrangular em uma seção trans- versal meridional perpendicular à direção formada da ranhura 40. A forma da ranhura 40 na seção transversal meridional não está limitada à forma qua- drangular, porém pode ser uma forma de η ângulos (n=3 ou mais) tal como uma forma de triângulo, uma forma pentagonal, ou similar. A figura 4 mostra um caso em que a ranhura 40 em uma seção transversal meridional é trian- gular.

Como mostrado na seção transversal meridional da figura 3, é determinado que um ângulo θ formado entre um lado WU da ranhura 40, que está sobre o lado o mais a montante com relação a uma direção de es- coamento de um escoamento de vazamento (direção da seta mostrada na figura 3) e um lado WO da ranhura 40, que está sobre uma linha prolongada da superfície 24 do revestimento de vedação 22, está em uma faixa de 15 ° ou mais e 40° ou menos.

Quando é configurado ter o ângulo θ na faixa de 15 ° ou mais e 40° ou menos, uma área de seção transversal de passagem expande de maneira moderada enquanto o escoamento de vazamento que escoa para o interior da porção de vedação 31 escoa através de uma seção transversal de passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 40 é formada. Portanto, o escoamento de vazamento não separa da superfície de parede equivalen- te ao lado WU, porém expande enquanto sendo desacelerado ao longo da superfície de parede, e parte do escoamento de vazamento que escoa para a ranhura 40 sofre perda devido à colisão, atrito com a superfície de parede, e similares. Enquanto isso, quando o ângulo θ é menor do que 15 a pro- fundidade da ranhura 40 é pequena e o efeito acima descrito não é exercido. Quando o ângulo θ excede 40 ° o escoamento de vazamento escoa sem escoar para o interior da ranhura 40.

Na seção transversal meridional é preferível configurar que um ângulo α que é formado entre um lado WD da ranhura 40 no lado o mais de jusante em relação à direção de escoamento do escoamento de vazamento e o lado WO é 90° ou menos. Quando o ângulo α excede 90°, uma região de estagnação é formada na vizinhança de uma porção extrema, onde a super- fície de parede equivalente ao lado WD e a superfície de parede equivalente a um lado W1 adjacente ao lado WD são contatados. O valor limite inferior do ângulo α da ranhura 40 é preferivelmente aproximadamente 60° em ter- mos de configurar o comprimento na direção do eixo rotativo para um com- primento apropriado.

Quando é determinado que o lado WU tenha um comprimento Lwu na seção transversal meridional, é preferível que um valor LwusenO, a saber, uma distância N (comprimento de uma linha reta que intercepta em ângulos retos a partir de uma extremidade do lado WU para o lado W0) a partir de uma extremidade do lado WU na traseira da ranhura até o lado W0, não é menor do que uma largura M i do espaço mínimo entre a banda de rotor 15 e o revestimento de vedação 22. Quando o valor LwusenO (distância N) é determinado ser não menor do que a largura M, uma velocidade de es- coamento do escoamento de vazamento na seção transversal da passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 40 é formada, pode ser desacele- rado para aproximadamente 1/2.

Como mostrado na figura 3, quando é determinado que a ranhu- ra 40 na seção transversal meridional tem uma forma quadrangular, é prefe- rível que o lado W1 adjacente ao lado WU se torne paralelo ao lado W0. O mesmo é também aplicado quando a forma da ranhura 40 na seção trans- versal meridional tem uma forma de η ângulos (n=5 ou mais). Configurando a superfície de parede equivalente ao lado W1 como descrito acima, a seção transversal de passagem da porção de vedação 31 se torna constante quando o escoamento de vazamento escoa ao longo do lado W1, de modo que o escoamento de vazamento é suprimido de separar da superfície de parede equivalente ao lado W1. A perda do escoamento de vazamento devi- do ao atrito com a superfície de parede na ranhura 40 pode ser aumentada. Um ângulo ε formado entre o lado da WU e o lado W1 na seção transversal meridional é preferivelmente ajustado para aproximadamente 140 até 170° para fazer a seção transversal de passagem constante, ou para expandir a seção transversal de passagem de maneira moderada, de modo a diminuir a velocidade do escoamento.

Aqui, uma porção extrema onde uma superfície de parede sobre o lado o mais de montante da ranhura 40 que é equivalente ao lado WU em uma seção transversal meridional, e a superfície 24 do revestimento de ve- dação 22 adjacente à superfície de parede são contatadas pode ser formada para uma forma de arco (porção R). Configurando desta maneira, o escoa- mento de vazamento que escoa para o interior da ranhura 40 pode ser im- pedido de separar em uma posição de início da superfície de parede equiva- lente ao lado WU. Portanto, parte do escoamento de vazamento pode ser escoada para a ranhura 40 de maneira segura e a perda na ranhura 40 pode ser aumentada.

Em seguida, a ação do fluido de trabalho na turbina hidráulica 10 e a porção de vedação 31 são descritos abaixo com referência à figura 1 até figura 3.

Água com pressão que é um fluido de trabalho introduzido a par- tir de um reservatório superior através de um tubo de ferro, escoa através da carcaça 16 e das palhetas fixas 17 e é introduzida para o rotor 12 através das palhetas guia 18 onde a vazão é ajustada. No rotor 12, energia de pres- são da água com pressão introduzida é convertida para energia de rotação. O rotor 12 gira ao redor do eixo principal 11 que é um eixo rotativo, e um gerador não mostrado acoplado com o eixo principal 11 é girado para gerar eletricidade. O fluido de trabalho tendo escoado através do rotor 12 é des- carregado para um reservatório inferior em um lado de jusante através do tubo de descarga 21.

Enquanto isso, o escoamento de vazamento que escoa entre a banda do rotor 15 e o anel de descarga 20, escoa para a porção de vedação 31. Quando o escoamento de vazamento que escapou para a porção de ve- dação 31 escoa através de uma seção transversal de passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 40 é formada, uma área de seção transversal de passagem se expande de maneira moderada. Portanto, o escoamento de vazamento não se separa da superfície de parede equivalente ao lado WU, porém se expande enquanto sendo desacelerado ao longo da superfície de parede, e parte do escoamento de vazamento que escoa para a ranhura 40 sofre perda devido à colisão, atrito com a superfície de parede, e similares. O vazamento de escoamento que escoou através da seção transversal da passagem onde a ranhura 40 é formada, escoa através da passagem (espa- ço mínimò da largura M entre a banda de rotor 15 e o revestimento de veda- ção 22) da porção de vedação 31 cuja área de seção transversal de passa- gem é diminuída. Neste momento, o escoamento é estreitado e uma perda é gerada devido a um escoamento contraído.

O escoamento de vazamento que atravessou a porção de veda- ção 31 é ejetado em uma alta velocidade a partir da saída 32 da porção de vedação 31 para a porção espaço 33, e escoado através da porção espaço 33 e conduzido para fora para a passagem principal 35.

Como descrito acima, quando a ranhura 40 que tem a forma prescrita acima é formada na superfície de parede da passagem que confi- gura a porção de vedação 31 de acordo com a turbina hidráulica 10 da pri- meira modalidade, a perda devido a atrito e similares pode ser aumentada enquanto o escoamento de vazamento escoa através da seção transversal de passagem onde a ranhura 40 é formada. Em adição, o escoamento de vazamento que escoa através da seção transversal da passagem onde a ranhura 40 é formada, tem a geração de perda devido ao escoamento con- traído. Assim, o escoamento de vazamento sofre a perda na porção de ve- dação 31 e a perda é maior do que aquela gerada quando a ranhura 40 não é formada. Portanto, uma vez que a perda na porção de vedação 31 é gran- de de acordo com a turbina hidráulica 10 da primeira modalidade, o efeito de vedação é alto, a vazão do escoamento de vazamento pode ser reduzida, e o rendimento volumétrico da turbina hidráulica 10 pode ser melhorado.

No exemplo acima, a ranhura anelar 40 que é horizontal e for- mada de maneira circunferencial sobre a superfície 24 do revestimento de vedação 22 entre entrada 34 e a saída 32 da porção de vedação 31, é for- necida em um estágio único, porém a ranhura 40 pode ser fornecida em di- versos estágios com intervalos prescritos na direção do eixo rotativo. A mesma ação e efeito como aqueles descritos acima podem ser obtidos.

No exemplo acima, a ranhura 40 é fornecida na superfície 24 do revestimento de vedação 22 que é uma porção estacionária, porém a ranhu- ra 40 pode também ser formada na superfície da banda de rotor 15 que é uma porção rotativa que configura a porção de vedação 31. A mesma ação e efeito como aqueles descritos acima podem também ser obtidos. Segunda Modalidade

Uma turbina hidráulica 100 de uma segunda modalidade é dife- rente da turbina hidráulica 10 da primeira modalidade, no ponto em que a porção de vedação 31 tem uma forma de ranhura diferente e, portanto, so- mente a forma de ranhura é descrita principalmente.

A figura 5 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em uma maneira ampliada, uma porção de ranhura de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 100 da segunda modalidade. A figura 6 é uma vista de uma seção transversal meridional que mostra, em uma maneira ampliada, outra forma da porção de ranhura da estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 100 da segunda modalidade.

Como mostrado na figura 5, uma ranhura anelar 50 que é hori- zontal e formada de maneira circunferencial na superfície 24 do revestimento de vedação 22 que configura a porção de vedação 31. Assim, a ranhura 50 é localizada entre a entrada 34 e a saída 32 da porção de vedação 31.

A ranhura 50 tem, em uma seção transversal meridional, uma forma substancialmente quadrangular que tem o lado o mais a montante da ranhura 50 formado em uma curva convexa WU2 na direção de escoamento (direção da seta mostrada na figura 5) do escoamento de vazamento. Assim, a segunda modalidade tem uma superfície de parede equivalente à curva WU2 ao invés da superfície de parede equivalente ao lado WU da ranhura 40 da porção de vedação 31 da turbina hidráulica 10 da primeira modalida- de.

A forma da ranhura 50 na seção transversal meridional pode ser uma forma substancialmente de η ângulos (n=3 ou mais) tal como uma for- ma substancialmente triangular, uma forma substancialmente pentagonal, ou similar, se o lado o mais a montante tem a curva convexa WU2 na direção de escoamento (direção da seta mostrada na figura 5) do escoamento de vazamento. A figura 6 mostra que a ranhura 50 em uma seção transversal meridional tem uma forma substancialmente triangular.

É preferível que a curva WU2 tenha um raio de curvatura de não menos do que a largura M do espaço mínimo entre a banda de rotor 15 e o revestimento de vedação 22, de modo a expandir de maneira moderada a área de seção transversal de passagem na porção de entrada de escoamen- to da ranhura 50.

Na seção transversal meridional é preferível que uma distância P (comprimento de uma linha reta que intercepta em ângulos retos a partir de uma extremidade da curva WU2 até o lado W0) a partir de uma extremidade da curva WU2 na traseira da ranhura até o lado WO não seja menor do que a largura M do espaço mínimo entre a banda de rotor 15 e o revestimento de vedação 22. Quando a distância P é determinada ser não menos do que a largura M, uma velocidade de escoamento do escoamento de vazamento na seção transversal de passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 50 é formada, pode ser desacelerada para aproximadamente 1/2.

Como mostrado na figura 5, quando a forma da ranhura 50 na seção transversal meridional é determinada ter uma forma substancialmente quadrangular, é preferível que o lado W1 adjacente à curva WU2 se torne paralelo ao lado W0. O mesmo é também aplicado quando a forma da ra- nhura 50 na seção transversal meridional tem uma forma de η ângulos (n=5 ou mais). Configurando a superfície de parede equivalente ao lado W1 como descrito acima, a seção transversal de passagem da porção de vedação 31 se torna constante quando o escoamento de vazamento escoa ao longo do lado W1, de modo que o escoamento de vazamento é suprimido de separar da superfície de parede equivalente ao lado W 1. A perda do escoamento de vazamento devido ao atrito com a superfície de parede na ranhura 50 pode ser aumentado.

Como descrito acima, uma vez que a área de seção transversal da passagem se expande de maneira moderada em uma porção de entrada de escoamento da ranhura 50 da turbina hidráulica 100 da segunda modali- dade, escoamento de vazamento não separa da superfície de parede equi- valente à curva WU2, porém expande enquanto sendo desacelerada ao lon- go da superfície de parede. A parte do escoamento de vazamento que escoa para a ranhura 50 sofre perda devido à colisão, atrito com a superfície de parede e similares. Assim, o efeito de vedação pode ser aprimorado aumen- tando a perda na porção de vedação 31 por meio da turbina hidráulica 100 da segunda modalidade. Assim, a vazão do escoamento de vazamento pode ser diminuída e o rendimento volumétrico da turbina hidráulica 100 pode ser melhorado.

No exemplo acima, a ranhura anelar 50 que é horizontal e for-

mada de maneira circunferencial na superfície 24 do revestimento de veda- ção 22 entre a entrada 34 e a saída 32 da porção de vedação 31, é forneci- da em um único estágio, porém a ranhura 50 pode ser fornecida em diversos estágios com intervalos prescritos na direção do eixo rotativo. A mesma a- ção e efeito como aqueles descritos acima podem ser obtidos.

No exemplo acima, a ranhura 50 é fornecida na superfície 24 do revestimento de vedação 22 que é uma porção estacionária, porém a ranhu- ra 50 pode ser formada na superfície da banda de rotor 15 que é uma por- ção rotativa que configura a porção de vedação 31. A mesma ação e efeito como aqueles descritos acima também podem ser obtidos. Terceira Modalidade

Uma turbina hidráulica 101 de uma terceira modalidade tem uma ranhura que é formada de maneira helicoidal na superfície 24 do revestimen- to de vedação 12 ou a superfície da banda de rotor 15 ao invés de as ranhu- ras anelares 40 e 50 da porção de vedação 31 na turbina hidráulica 10 da primeira modalidade e na turbina hidráulica 100 da segunda modalidade.

A figura 7 é uma vista de desenvolvimento em planta das ranhu- ras formadas na superfície 24 do revestimento de vedação 22 da turbina hi- dráulica 101 da terceira modalidade, vista a partir do lado da banda de rotor 15. A seta mostrada na figura 7 indica uma direção de rotação da porção rotativa.

Como mostrado na figura 7, as ranhuras 40 e 50 são inclinadas para baixo em um ângulo β em relação à direção horizontal e a direção de rotação da porção rotativa e formada helicoidalmente na direção do eixo ro- tativo na superfície 24 do revestimento de vedação 22. O ângulo β é ajusta- do para ser maior do que 0 ° e preferivelmente ajustado para aproximada- mente 10 a 45°, considerando uma influência do escoamento de vazamento.

As ranhuras 40 e 50 são apropriadas quando elas são forneci- das em no mínimo um estágio com intervalos prescritos na direção do eixo rotativo, e também podem ser fornecidas em diversos estágios na direção do eixo rotativo, como mostrado na figura 7. Neste exemplo, as ranhuras 40 e 50 são formadas na superfície 24 do revestimento de vedação 22, porém as ranhuras 40 e 50 podem ser formadas na superfície 24 da banda de rotor 15 que é a porção rotativa. Mesmo quando as ranhuras 40 e 50 são formadas na superfície 24 da banda de rotor 15, as ranhuras 40 e 50 são formadas para inclinar para baixo em um ângulo β com relação à direção horizontal e a direção de rotação da porção rotativa similar à formação das ranhuras 40 e 50 na superfície 24 do revestimento de vedação 22. As formas das ranhuras 40 e 50 são similares àquelas das ranhuras 40 e 50 descritas nas primeira e segunda modalidades descritas acima. A saber, a forma da ranhura da ter- ceira modalidade mostrada em uma seção transversal perpendicular à dire- ção inclinada (direção de formação da ranhura do ângulo de seta é similar as formas das ranhuras na seção transversal meridional descrita nas primeira e segunda modalidades.

Também é configurado que as porções extremas nos lados a montante das ranhuras 40 e 50 são localizadas no lado da saída 32 do que no lado da entrada 34 da porção de vedação 31 e as porções extremas nos lados de jusante de das ranhuras 40 e 50 são localizadas no lado da entrada 34 do que no lado da saída 32 da porção de vedação 31. Consequentemen- te, o escoamento de vazamento não escoa do lado a montante da porção de vedação 31 diretamente para as ranhuras 40 e 50 enquanto o escoamen- to de vedação não escoa das ranhuras 40 e 50 diretamente para a porção espaço 33.

Aqui, o escoamento de vazamento escoa através da porção de

vedação 31 enquanto formando redemoinho devido a uma influência do atri- to na superfície da banda de rotor 15. Por exemplo, quando a ranhura 40 é formada de maneira horizontal como na primeira modalidade, o ângulo real do escoamento de vazamento com relação ao lado WO se torna não mais do que o ângulo θ do lado WU com relação ao lado WO da ranhura 40 quando visto ao longo da direção de escoamento do escoamento de vazamento. Quando a ranhura 40 é formada para inclinar para baixo no ângulo θ com relação à direção horizontal e a direção de rotação da porção rotativa como na terceira modalidade, o ângulo real do escoamento de vazamento com relação ao lado WO se torna menor do que o ângulo no caso em que a ra- nhura acima descrita 40 é formada de maneira horizontal. Portanto, quando o escoamento de vazamento escoa para as ranhuras 40 e 50 ele não separa da superfície de parede equivalente ao lado WU e a curva WU2 porém ex- pande enquanto sendo desacelerado ao longo da superfície de parede. Par- te do escoamento de vazamento que escoa para as ranhuras 40 e 50 sofre perda devido a colisão, atrito com a superfície de parede, e similares. Assim, o efeito de vedação pode ser aprimorado aumentando a perda na porção de vedação 31 por meio da turbina hidráulica 101 da terceira modalidade. Por- tanto, a vazão do escoamento de vazamento pode ser diminuída, e o rendi- mento volumétrico da turbina hidráulica 101 pode ser melhorado. Quarta Modalidade

Uma turbina hidráulica 102 de uma quarta modalidade tem uma ranhura na superfície 24 ou o revestimento de vedação 22 ou a superfície da banda de rotor 15 na direção do eixo rotativo. A figura 8 é uma vista que mostra uma seção transversal meridi-

onal de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 102 da quarta modalidade de acordo com invenção. A figura 9 é uma vista que mos- tra uma parte de seção transversal A-A da figura 8.

Como mostrado na figura 8 e na figura 9, a porção de vedação 31 formada de um espaço mínimo anelar e a porção espaço anelar 33, onde a corrente principal dobra em ângulos retos a partir da saída 32 da porção de vedação 31 escoa e que é comunicada com a passagem principal 35 são configuradas entre a banda de rotor 15 do motor 12 configurando a porção rotativa e o revestimento de vedação 22 como a porção estacionária e que é arranjada em uma superfície do anel de descarga 21 de modo a ser oposta à banda de rotor 15.

Uma ranhura 60 é formada na direção do eixo rotativo na super-

fície 24 do revestimento de vedação 22 configurando a porção de vedação 31. Como mostrado na figura 8, é configurado que a porção extrema no lado a montante da ranhura 60 está localizada no lado da saída 32 ao invés de no lado da entrada 34 da porção de vedação 31, e a porção extrema do lado a jusante da ranhura 60 está localizada no lado da entrada 34 ao invés do lado de saída 32 da porção de vedação 31. Assim, o escoamento de vaza- mento não escoa do lado a montante da porção de vedação 31 diretamente para a ranhura 60, enquanto o escoamento de vazamento não escoa da ra- nhura 60 diretamente para a porção espaço 33. Como mostrado na figura 9, a ranhura 60 tem uma forma subs-

tancialmente quadrangular que é formada para ter uma curva ZO ao longo da superfície 24 do revestimento de vedação 22 e três lados ZU1 ZD e Z1 em uma seção transversal horizontal. A forma da ranhura 60 na seção transver- sal horizontal não está limitada à forma substancialmente quadrangular, po- rém pode ser substancialmente triangular que é formada para ter a curva ZO e dois lados ZU e ZD1 ou substancialmente poligonal que é formada para ter a curva ZO e quatro ou mais lados. A ranhura 60 é apropriada quando no mínimo uma é formada de maneira circunferencial e pode ser fornecida de maneira circunferencial em diversos intervalos, e pode ser circunferencial- mente plural, com diversos intervalos prescritos, como mostrado na figura 9.

Como mostrado na seção transversal horizontal da figura 9, é configurado que um ângulo γ que é formado entre o lado ZU da ranhura 60 no lado o mais a montante com relação à direção de escoamento (direção da seta na figura 9) do escoamento de vazamento e uma tangente à curva ZO em uma interseção da porção extrema no lado a montante do lado ZU com a curva ZO1 está em uma faixa de 15 ° ou mais e 40 ° ou menos.

Quando é configurado que o ângulo γ está em uma faixa de 15 ° ou mais e 40° ou menos, a área de seção transversal da passagem expande de maneira moderada enquanto o escoamento de vazamento que escoa para a porção de vedação 31, escoa através da seção transversal da passa- gem da porção de vedação 31 onde a ranhura 60 é formada. Portanto, o es- coamento de vazamento não separa da superfície de parede equivalente ao lado ZU1 porém expande enquanto sendo desacelerado ao longo da superfí- cie de parede, e parte do escoamento de vazamento que escoa para a ra- nhura 60 sofre perda devido à colisão, atrito com a superfície de parede, e similares. Quando o ângulo γ é menor do que 15°, a profundidade da ranhu- ra 60 é pequena, e o efeito descrito acima não é exercido. Quando o ângulo γ excede 40°, o escoamento de vazamento escoa através, sem penetrar na ranhura 60.

Na ranhura 60 da seção transversal horizontal é preferível confi- gurar que um ângulo δ que é formado entre o lado ZD no lado o mais a ju- sante em relação à direção de escoamento do escoamento de vazamento e uma tangente à curva ZO em uma interseção da porção extrema no lado de jusante do lado ZD e a curva ZO se torna 90 ° ou menos. Quando o ângulo δ excede 90°, uma região de estagnação é formada na vizinhança da porção extrema onde a superfície de parede equivalente ao lado ZD e a superfície de parede equivalente ao lado Z1 adjacente ao lado ZD são contatadas. É preferível que o valor limite inferior do ângulo δ seja determinado ser apro- ximadamente 60 ° a partir do ponto de vista que o comprimento (a saber, comprimento equivalente até a curva Z0) da ranhura 60 em uma direção cir- cunferencial é determinado ser apropriado.

Quando o comprimento do lado ZU é determinado ser LZu na se- ção transversal horizontal, é preferível que um comprimento Q da linha nor- mal traçada desde uma extremidade do lado ZU na traseira da ranhura até a curva ZO seja não menor do que a largura M do espaço mínimo entre a ban- da de rotor 15 e o revestimento de vedação 22. Quando o comprimento Q da linha normal é determinado ser não menor do que a largura M, uma veloci- dade de escoamento do escoamento de vazamento na seção transversal da passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 60 é formada pode ser desacelerada para aproximadamente 1/2.

Quando a forma da ranhura 60 na seção transversal horizontal é determinada ser uma forma substancialmente quadrangular, o lado Z1 adja- cente ao lado ZU pode ser formado como uma curva que se torna concêntri- ca com a curva Z0. Configurando desta maneira, quando o escoamento de vazamento escoa ao longo da curva que se torna concêntrica com a curva ZO1 a seção transversal da passagem da porção de vedação 31 se torna constante e o escoamento de vazamento é suprimido de separar da superfí- cie de parede de equivalente a está curva. A perda de escoamento de va- zamento devido ao atrito com a superfície de parede na ranhura 60 pode ser aumentada.

Aqui, uma porção extrema onde uma superfície de parede no la- do o mais a montante da ranhura 60 que é equivalente ao lado ZU em uma seção transversal horizontal e a superfície 24 do revestimento de vedação 22 adjacente à superfície de parede são contatadas pode ser formada em uma forma de arco (porção R). Configurando desta maneira, o escoamento de vazamento que escoa para a ranhura 60 pode ser impedido de separar em uma posição inicial da superfície de parede equivalente ao lado ZU. Por- tanto, parte do escoamento de vazamento pode ser escoada para a ranhura 60 de maneira segura, e a perda na ranhura 60 pode ser aumentada.

Como descrito acima, quando a ranhura 60 que tem a forma prescrita acima é formada na superfície de parede da passagem que confi- gura a porção de vedação 31 de acordo com a turbina hidráulica 102 da quarta modalidade, a perda devido a atrito e similares pode ser aumentada enquanto o escoamento de vazamento escoa através da seção transversal da passagem onde a ranhura 60 é formada. Em adição, o escoamento de vazamento que escoou através da seção transversal da passagem onde a ranhura 60 é formada, tem a geração de perda devido ao escoamento con- traído. Assim, o escoamento de vazamento sofre a perda na porção de ve- dação 31, e a perda é maior do que aquela gerada quando a ranhura 60 não é formada. Portanto, uma vez que a perda na porção de vedação 31 é gran- de de acordo com a turbina hidráulica 102 da quarta modalidade, o efeito de vedação é alto, a vazão do escoamento de vazamento pode ser diminuída, e o rendimento volumétrico da turbina hidráulica 102 pode ser melhorado.

No exemplo acima a ranhura 60 é fornecida na superfície 24 do revestimento de vedação 22 que é uma porção estacionária, porém a ranhu- ra 60 pode ser formada na superfície da banda do rotor 15 que é uma por- ção rotativa que configura a porção de vedação 31. No exemplo aqui, uma ranhura 60 é configurada para ter uma estrutura de ranhura contínua ao lon- go da direção do eixo rotativo, porém a ranhura 60 pode ser fornecida de maneira intermitente ao longo da direção do eixo rotativo, a saber, diversas ranhuras 60 podem ser fornecidas com intervalos prescritos ao longo da di- reção do eixo rotativo. Nos exemplos acima a mesma ação e efeito como aqueles descritos acima também podem ser obtidos. Quinta Modalidade

Uma turbina hidráulica 103 de uma quinta modalidade é diferen- te da turbina hidráulica 102 da quarta modalidade no ponto em que a porção de vedação 31 tem uma forma de ranhura diferente. Portanto, a forma de ranhura é principalmente descrita abaixo.

A figura 10 é uma vista que mostra uma seção transversal hori- zontal de uma parte de uma porção de ranhura de uma estrutura de vedação fornecida para a turbina hidráulica 103 da quinta modalidade.

Como mostrado na figura 10, ranhuras 70 são formadas ao lon- go da direção do eixo rotativo na superfície 24 do revestimento de vedação 22, configurando a porção de vedação 31. É configurado que a porção ex- trema do lado a montante da ranhura 70 está localizada no lado da saída 32 (vide figura 8) ao invés de no lado da entrada 34 (vide figura 8) da porção de vedação 31, e a porção extrema do lado de jusante da ranhura 70 está localizada no lado da entrada 34 ao invés de no lado da saída 32 da porção de vedação 31.

A ranhura 70 na seção transversal horizontal tem uma forma substancialmente quadrangular que tem seu lado o mais a montante forma- do de uma curva convexa ZU2 com relação à direção de escoamento (dire- ção da seta mostrada na figura 10) do escoamento de vazamento na ranhu- ra 70. Assim, a quinta modalidade tem uma superfície de parede equivalente à curva ZU2 ao invés da superfície de parede equivalente ao lado ZU da ra- nhura 60 da porção de vedação 31 da turbina hidráulica 102 da quarta mo- dalidade.

A forma da ranhura 70 na seção transversal horizontal pode ser uma forma substancialmente triangular, uma forma substancialmente penta- gonal, ou similar, se o lado o mais a montante tem a curva convexa ZU2 na direção de escoamento (direção da seta mostrada na figura 10) do escoa- mento de vazamento.

É preferível que a curva ZU2 tenha um raio de curvatura de não menos do que a largura M do espaço mínimo entre a banda de rotor 15 e o revestimento de vedação 22 de modo a expandir de maneira moderada a área de seção transversal de passagem na porção de entrada de escoamen- to da ranhura 70.

Na seção transversal horizontal é preferível que um comprimen- to R de uma linha normal traçada a partir de uma extremidade da curva ZU2 na traseira da ranhura até a curva ZO não seja menor do que a largura M do espaço mínimo entre a banda de rotor 15 e o revestimento de vedação 22. Quando o comprimento R da linha normal é determinado ser não menor do que a largura M1 uma velocidade de escoamento do escoamento de vaza- mento na seção transversal da passagem da porção de vedação 31 onde a ranhura 70 é formada, pode ser desacelerada para aproximadamente meio.

Quando a ranhura 70 na seção transversal horizontal é determi- nada ter uma forma substancialmente quadrangular, o lado Z1 adjacente à curva ZU2 pode ser formado como uma curva que se torna concêntrica com a curva Z0. Configurando desta maneira, quando o escoamento de vaza- mento escoa ao longo da curva que se torna concêntrica com a curva Z0, a seção transversal da passagem da porção de vedação 31 se torna constante e o escoamento de vazamento é suprimido de separar da superfície de pa- rede equivalente à curva. A perda do escoamento de vazamento devido ao atrito com a superfície de parede na ranhura 40 pode ser aumentada.

Como descrito acima, uma vez que a área de seção transversal de passagem expande de maneira moderada na porção de entrada de es- coamento da ranhura 70 de acordo com a turbina hidráulica 103 da quinta modalidade, o escoamento de vazamento não separa da superfície de pare- de equivalente à curva ZU2, porém expande enquanto sendo desacelerado ao longo da superfície de parede. Parte do escoamento de vazamento que escoou para a ranhura 70 sofre perda devido à colisão, atrito com a superfí- cie de parede, e similares. Assim, o efeito de vedação pode ser aprimorado aumentando a perda na porção de vedação 31 por meio da turbina hidráulica 103 da quinta modalidade. Portanto, a vazão do escoamento de vedação pode ser diminuída e o rendimento volumétrico da turbina hidráulica 103 po- de ser melhorado.

No exemplo acima, a ranhura 70 é fornecida na superfície 24 do revestimento de vedação 22 que é uma porção estacionária, porém a ranhu- ra 70 pode ser formada na superfície da banda de rotor 15 que é uma por- ção rotativa que configura a porção de vedação 31. No exemplo acima, aqui a ranhura 70 é configurada para ter uma estrutura de ranhura contínua ao longo da direção do eixo rotativo, porém a ranhura 70 pode ser fornecida de maneira intermitente ao longo da direção do eixo rotativo, a saber, diversas ranhuras 70 podem ser fornecidas com intervalos prescritos ao longo da di- reção do eixo rotativo. Nos exemplos acima, a mesma ação e efeito como aqueles descritos acima também podem ser obtidos. Avaliação de Perda

Está descrito abaixo que a perda pode ser aumentada formando a ranhura tendo a forma predeterminada descrita acima na superfície de pa- rede da passagem que configura a porção de vedação 31.

Para avaliar a perda, a porção de vedação 31 (vide figura 3) (especificação 1) que tem a ranhura 40, a porção de vedação (especificação 2) que tem uma ranhura convencional e a porção de vedação (especificação

3) não tendo uma ranhura fornecida para a turbina hidráulica 10 da primeira modalidade, foram submetidas a análise numérica de escoamento para de- terminar perdas.

A figura 11 é uma vista que mostra, em uma maneira ampliada, uma seção transversal meridional de uma porção de ranhura de uma porção de vedação que tem uma ranhura convencional. Na porção de vedação con- vencional mostrada na figura 11, uma ranhura anelar horizontal 80 é forma- da de maneira circunferencial na superfície 24 do revestimento de vedação 22, configurando a porção de vedação 31. A ranhura 80 é formada em um retângulo (forma retangular) em uma seção transversal meridional para ser perpendicular à direção de formação da ranhura 80. Uma vez que a especifi- cação 3 não tem uma ranhura, a porção de vedação é configurada de um espaço mínimo anelar que é formado entre a banda de rotor 15 e o revesti- mento de vedação 22. Foi determinado que a especificação 1 até a especifi- cação 3 têm a mesma estrutura, exceto que as porções ranhura somente têm estruturas diferentes. A análise numérica foi realizada nos escoamentos.

A figura 12 é uma vista que mostra perdas determinadas por a- nálise numérica de escoamentos. É visto da figura 12 que a perda na especi- ficação 1 de acordo com a primeira modalidade é maior do que aquelas na especificação 2 e na especificação 3. Não está mostrado, porém, as porções vedação das outras modalidades da invenção foram submetidas à mesma análise numérica de escoamentos como acima, para avaliar as perdas. Foi descoberto que as perdas foram maiores do que aquelas na especificação 2 e na especificação 3. Avaliação de Escoamento.

A condição de um escoamento na ranhura da porção de veda- ção de acordo com a presente modalidade foi examinada. Para comparação, a condição de um escoamento na ranhura da porção de vedação de uma turbina hidráulica convencional foi examinada. As condições de escoamento foram determinadas pela análise numérica dos escoamentos sob condições constantes de operação das turbinas hidráulicas. Como a ranhura da porção de vedação de acordo com a presen- te modalidade, a ranhura 40 mostrada na figura 3 foi determinada como uma forma básica, a forma da ranhura 40 na seção transversal meridional foi de- terminada ser uma forma quadrangular e o lado W1 adjacente ao lado WU foi determinado ser paralelo ao lado W0. O ângulo θ formado entre o lado WU e o lado WO foi determinado ser 30 ° e o ângulo α formado entre o lado WD e o lado WO foi determinado ser 90 Enquanto isto, a forma da ranhura 40 na seção transversal meridional na porção de vedação da turbina hidráu- lica convencional foi determinada ser retangular. A figura 13 é uma vista que mostra a condição de um escoamen-

to em uma porção de ranhura da porção de vedação da modalidade. A figura 14 é uma vista que mostra a condição de um escoamento na porção de ra- nhura de uma porção de vedação de uma turbina hidráulica convencional. Os resultados acima mostram dois componentes de vetores velocidade ex- cluindo o componente velocidade em uma direção circunferencial entre os componentes velocidade em um sistema de coordenadas cilíndricas.

Como mostrado na figura 13, é visto que na ranhura na porção de vedação de acordo com a modalidade, parte do escoamento de vaza- mento expande ao longo da superfície de parede na ranhura enquanto de- sacelerando a velocidade de maneira gradual. Também é visto que o esco- amento é estreitado para se tornar um escoamento contraído em uma região sobre a ranhura, a saber, em uma porção onde o escoamento de vazamento escoando através da porção de vedação e o escoamento de vazamento a partir do interior da ranhura se unem. Enquanto isto, é visto como mostrado na figura 14, que o esco-

amento de vazamento não penetra substancialmente na ranhura na porção de vedação da turbina hidráulica convencional, e escoamentos vórtices que têm uma velocidade baixa são formados na ranhura por meio de uma força de cizalhamento devido ao escoamento de vazamento que escoa através da porção de vedação.

(Avaliação do Fator de Descarga de Escoamento de Vazamento) Um fator de descarga do escoamento de vazamento na porção de vedação de acordo com a modalidade foi avaliado. Para comparação o fator de descarga do escoamento de vazamento na porção de vedação da turbina hidráulica convencional também foi avaliado.

A figura 15 é uma vista que mostra, em uma maneira ampliada, uma seção transversal meridional de uma porção de vedação de acordo com a modalidade. A figura 16 é uma vista que mostra, em uma maneira amplia- da, uma seção transversal meridional de uma porção de vedação de uma turbina hidráulica convencional.

Como mostrado na figura 15, a ranhura que tem a forma utiliza- da para avaliação do escoamento descrita acima foi formada em diversos estágios (19 estágios) na direção do eixo rotativo, na porção de vedação de acordo com a modalidade. Como mostrado na figura 16, foi determinado que a porção de vedação da turbina hidráulica convencional foi configurada para ter uma porção estrutura de vedação de três estágios. A figura 17 é uma vista que mostra os resultados de medir fato-

res de descarga de escoamentos de vazamento. O eixo horizontal indica um fator de velocidade NEd (1.3.3.12, IEC 60193-1999), que é definido por meio da equação (1) a seguir. O eixo vertical indica um fator de descarga QEd (1.3.3.12, IEC 60193-1999), do escoamento de vazamento que é definido pela equação (2) a seguir

Ned = η χ D/E0·5 Equação 1 Qed = Q/(D2 χ E0'5) Equação 2

Aqui, D indica um diâmetro de saída do rotor, que é determinada como um diâmetro exterior da porção rotativa como sua dimensão represen- tativa, η indica uma velocidade de rotação da porção rotativa, Q indica uma vazão volumétrica do escoamento de vazamento, e E indica energia hidráu- lica específica, que é a energia hidráulica por unidade de massa do escoa- mento de vazamento. E é definido pela equação 3 a seguir: E = g χ H Equação 3 Aqui g indica aceleração gravitacional e H indica uma carga li-

quida.

Foi descoberto como mostrado na figura 13, que de acordo com o método de vedação da turbina hidráulica convencional, o fator de descarga do escoamento de vazamento diminui com um aumento no fator de veloci- dade, porém o fator de descarga do escoamento de vazamento de acordo com a presente modalidade não muda de maneira substancial. Também foi descoberto que de acordo com a presente modalidade o fator de descarga do escoamento de vazamento é pequeno, e a vazão do escoamento de va- zamento reduz em comparação com o método de vedação da turbina hidráu- lica convencional.

De acordo com as modalidades acima descritas, a perda na por- ção de vedação é grande, de modo que o efeito de vedação é elevado, a vazão do escoamento de vazamento pode ser reduzida, e o rendimento vo- lumétrico da turbina hidráulica pode ser melhorado.

Embora certas modalidades tenham sido descritas, estas moda- lidades foram apresentadas somente à guisa de exemplo e não têm a inten- ção de limitar o escopo das invenções. Aliás, as modalidades inovadoras descritas aqui podem ser configuradas em uma variedade de outras formas; além disto, diversas omissões, substituições e mudanças na forma das mo- dalidades descritas aqui podem ser feitas, sem se afastarem do espírito das invenções. As reivindicações que acompanham, e seus equivalentes, são projetados para cobrir tais formas ou modificações que poderiam cair dentro do escopo e espírito das invenções.

Claims

1. Máquina hidráulica dotada de uma porção de vedação que é formada de um espaço mínimo anelar entre uma porção rotativa dotada de uma pluralidade de palhetas e um elemento anelar colocado de maneira cir- cunferencial em uma extremidade das palhetas e uma porção estacionária que é arranjada em oposição ao elemento anelar, em que uma porção de ranhura que tem uma forma de seção transversal de uma forma η ângulos (n=3 ou mais) é formada de maneira circunferencial sobre uma porção de parede do elemento anelar ou na por- ção estacionária que configura a porção de vedação; e em que um ângulo θ que é formado entre um lado WO da porção de ranhura sobre uma linha prolongada de uma superfície de parede da por- ção de parede e um lado WU da porção de ranhura no lado o mais a mon- tante com relação a uma direção de escoamento do escoamento de vaza- mento é 15° ou mais, e 40° ou menos, em uma seção transversal perpendi- cular a uma ranhura que forma direção da porção de ranhura.

2. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que um ângulo α que é formado entre um lado WD no lado o mais de jusante com relação a uma direção de escoamento do escoamento de vazamento e o lado WO na seção transversal da porção de ranhura é 90° ou menos.

3. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que quando o lado WU é determinado ter um comprimento LwusenB, um valor LwusenB não é menor do que um valor de largura de um espaço mínimo entre o elemento anelar e a posição estacionária.

4. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que quando a porção de ranhura tem uma forma de η ângu- los (n=4 ou mais) em uma forma de seção transversal, um lado W1 adjacen- te ao lado WU é paralelo ao lado W0.

5. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que uma posição extrema onde uma superfície de parede no lado o mais a montante da porção de ranhura que é equivalente ao lado WU na seção transversal, e uma superfície de parede da porção de parede adja- cente à superfície de parede do lado o mais a montante são contatadas é formada para uma forma em arco.

6. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que a porção de ranhura é formada para uma forma anelar horizontal em no mínimo um estágio em uma direção de um eixo rotativo.

7. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que a porção de ranhura é formada de maneira helicoidal em um ângulo de inclinação δ em relação a uma direção horizontal e em no mí- nimo um estágio na direção do eixo rotativo.

8. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que uma extremidade da porção de ranhura é localizada em um lado exterior ao invés de em um lado interior da porção de vedação, e a outra extremidade da porção de ranhura é localizada no lado de entrada ao invés de no lado de saída da porção de vedação.

9. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 1, em que uma superfície de parede convexa que tem um raio de curvatura não menor do que um valor de largura de um espaço mínimo entre o elemento anelar e a porção estacionária é formado ao invés da superfície de parede equivalente ao lado W1.

10. Máquina hidráulica dotada de uma porção de vedação que é formada de um espaço mínimo anelar entre uma porção rotativa dotada de uma pluralidade de palhetas e um elemento anelar colocado de maneira cir- cunferencial em uma área em extremidades das lâminas e uma porção esta- cionária arranjada em oposição ao elemento anelar em que uma porção de parede do elemento anelar ou a porção estacionária que configura a porção de vedação tem, no mínimo, uma por- ção de ranhura de maneira circunferencial que é formada de uma forma que tem uma curva ZO ao longo da superfície da porção de parede e no mínimo dois lados em uma seção transversal horizontal; e um ângulo γ que é formado entre um lado ZU da porção de ra- nhura no lado o mais a montante com relação à direção de escoamento do escoamento de vazamento que escoa circunferencialmente na seção trans- versal horizontal e uma tangente à curva ZO em uma interseção da porção extrema no lado a montante do lados ZU com a curva ZO está em uma faixa de 15° ou mais e 40° ou menos.

11. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 10, em que um ângulo δ que é formado entre um lado ZD que confi- gura a porção de ranhura no lado o mais a jusante com relação à direção de escoamento do escoamento de vazamento, e uma tangente à curva ZO em uma interseção da porção extrema no lado a jusante do lado ZD e a curva ZO é 90° ou menos.

12. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 10, em que quando o comprimento do lado ZU é determinado ser Lzu, um comprimento de uma linha normal traçada desde uma extremidade do lado ZU na traseira da ranhura até a curva ZO é não menor do que a Iar- gura do espaço mínimo entre o elemento anelar e a porção estacionária.

13. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 10, em que uma porção onde uma superfície de parede no lado o mais a montante da porção de ranhura equivalente ao lado ZU na seção transversal horizontal e uma superfície de parede da porção de parede adja- cente à superfície de parede do lado o mais a montante são contatadas é formada em uma forma de arco.

14. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 10, em que uma extremidade da porção de ranhura é localizada em um lado de saída ao invés de em um lado de entrada da porção de vedação, e a outra extremidade da porção de ranhura é localizada no lado de entrada ao invés de no lado de saída da porção de vedação.

15. Máquina hidráulica de acordo com a reivindicação 10, em que uma superfície de parede convexa que tem um raio de curvatura não menor do que um valor de largura de um espaço mínimo entre o elemento anelar e a porção estacionária é formada ao invés da superfície de parede equivalente ao lado ZU.