专利名称：毛刷式密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及一毛刷式密封，它用于相对一具有孔的外壳密封一转子，该转子穿过该孔伸出，该密封有一装在外壳上的前板和支承板，并在两个板之间如此保持有许多鬃毛，以致鬃毛以其自由端越过支承板的内缘伸出并与转子的表面接触，此时，支承板的内缘有一离开表面的小的距离，而支承板则支承鬃毛，防止弯曲。
这类毛刷式密封用在例如燃气轮机中，以便密封外壳和一用比较高的转数旋转的转子之间的间隙，防止泄漏。这时通常有在压力下产生热的气体。由于在这种条件下用简单的橡胶密封不能达到满意的密封效果，故发展了许多不同的毛刷式密封。此时，组合成一致密的鬃毛束的鬃毛的端部向前越过支承板的内孔的内缘伸出，并由此密封支承板的内缘与转子表面之间的保持得尽可能小的间隙。此间隙总是存在的，因为密封、外壳和转子的尺寸可由于热应力或热膨胀等而变化，从而由于安全的原因，在支承板与转子之间不应超过最小间隙。
在密封件附近存在一较大的压力差，故位于低压侧的支承板支承鬃毛，防止其沿平行于转子轴线的方向朝低压侧弯曲。鬃毛的弯曲要受到抵制，这是因为，由于弯曲，其径向长度变短，由此，支承板的内缘与转子表面之间的间隙将张开，从而造成泄漏加大。不过，前述鬃毛端部的弯曲是不能避免的。
在前面和以后的描述中，轴向可以理解为平行于转子的纵向轴线的方向，而径向或径向平面则可理解为垂直于纵向轴线的方向或垂直于纵向轴线延伸的平面。
在一由EP 0453315知道的毛刷式密封中，整个支承板用作支承表面，鬃毛一直到其伸出的端部都沿其剩下的长度倚靠在其上。为了改进密封作用，支承板的内孔的内缘设有可取下的材料层，以便加长支承表面并且一直到其尖端附近都支承鬃毛，同时减小支承板与转子之间的间隙。
不过，在此密封中，特别在存在压力差时表明有这样的缺点，即在转子例如由于热应力或热膨胀而出现偏移(Auslenkung)时，鬃毛可沿径向向外退让，不过，在此位置，由于空气动力作用，在转子返回中心位置以后保持不变。通过鬃毛的侧面退让，支承板与转子之间的间隙将张开，以致泄漏明显地加大。已经知道，鬃毛此时粘附在支承板上，而且只有在完全卸载以后，即压力差几乎为零以后，才能往回移动至其原来的位置并重新封闭或密封该间隙。
本发明的目的在于，改进前述类型的毛刷式密封，以使即使在有高的压力差和转子偏移时，也能得到良好的密封作用。
按照本发明，此目的的解决方案的特征为将支承板如此构造，以使鬃毛以其端部段支承在支承板的支承段上，并与支承板离开一段距离地越过其余的长度伸出。
由此可得到这样的优点，即鬃毛只以其端部段支承在支承板上，由此，即使在有大的压力差时，其柔性也明显加大。由于鬃毛在其离开夹紧位置的端部段有其最大的柔性，此外，通过流动的泄漏空气，它总是被激振，因此鬃毛跟随转子运动，即当转子偏移时它沿侧面向外压，并且在转子返回至中心位置以后立即回至其原始位置。此外，在鬃毛与支承板之间的间隙中，通过流动的泄漏空气形成一气垫，从而减少了鬃毛与支承面之间的摩擦，抵消了鬃毛在支承板上的粘附。
鬃毛的端部段必须不能在其静止位置就已经靠在支承板的支承面上，而是只能在存在压力差时才压到其上面。不过，在一优选的结构中，鬃毛相对于一径向平面，即相对于转子纵向轴线沿径向延伸的平面朝支承板倾斜，由此得到鬃毛的端部段在支承段上有一确定的支承。最好是鬃毛以一个大致为6°的角度倾斜。
在另一优选的实施例中，支承板从鬃毛的夹紧区延伸，与鬃毛有一轴向距离，并且在支承板的内孔的内缘的相邻处有一朝鬃毛倾斜的区域，在该区域的靠里面的侧面上形成一支承段，在其上支承有鬃毛的端面段。
有利的是，鬃毛的支承段上的端面段的长度最大为其总长度的四分之一，这是因为，鬃毛在此离开夹紧区的端部段有其最大的柔性，以致鬃毛即使在此处靠在支承段上，但仍在退让运动以后立即重新回弹至其原有位置。
此外，有利的是，前板的内缘有一比支承板的内缘大的离开转子表面的距离。即使在前板内缘和转子表面之间只有小的间隙，但是它可以允许有较大的制造公差。因此，使所谓的“放气”效应(“Blow down”Effekt)为最小，而且不会产生鬃毛的巨大磨损。此外，还可防止鬃毛在安装/拆卸时的损坏以及由空气涡流产生的损坏。
最好是，鬃毛在前板与支承板之间单侧夹紧，以使它在要求鬃毛的端部段在支承段上有确定的支承并由此希望有一确定的间隙角或倾斜角时，以使用简单的方式以不同的相对于径向平面的间隙角或倾斜角保持在前板与支承板之间。
合理的是，在鬃毛和前板以及和支承板之间的夹紧区中设置一夹紧件，在其中夹紧有一绕一芯线缠绕的鬃毛束。
本发明的其它优选构形在从属权利要求中描述。
下面将参考附图(
图1)较详细地说明本发明，图中示出了按照本发明的毛刷式密封件的一个实施例的示意性横截面。
图1示出一整个用1标出的毛刷式密封件，它夹紧在一外壳2中。转子4通过外壳2上的一个孔3伸出，其表面用5代表，其纵向轴线用6代表。毛刷式密封件1主要包括一前板7、一支承板8和许多致密地束在一起的鬃毛9，后者在前板7和支承板8之间牢牢地夹紧在10中。当在毛刷式密封件1附近有压力差时，前板7设置在高压侧，而支承板8则设置在低压侧。单侧夹紧的鬃毛9在前板和支承板8之间延伸并以其自由的、远离夹紧地点10的端部11越过前板7和支承板8的内缘12和13伸出。鬃毛9以其端部11与转子4的表面5接触，并由此密封支承板8的内缘12与转子4的表面5之间的环形间隙。
前板7与支承板8各自有一与转子4的纵向轴线6共轴线的内孔，以使其内缘12和13与转子4的表面5隔开一段距离。前板7的内缘12相对于转子表面6只有一较小的间隙。可由各种不同的、对专业人员为已知的材料做成的鬃毛将由此避免受到操作时的损伤和在运行时由空气涡流产生的损伤。
支承板8在本实施例中有一相对于转子轴线6的径向平面延伸的第一段15，其外表面16用于将毛刷式密封件1精密配合地插在外壳2中，并平行于前板7的一个外表面17。前板7和支承板8进一步各自有一成直角向内弯曲的段，不过，它的存在目前并无意义，而只是为了完整起见而提到。
支承板的与支承板8的内缘13相邻的区18朝鬃毛9倾斜，此时，在其内侧19形成一支承表面20，在其上，鬃毛9以其端部段21支承。如同在夹紧地点10所看到的那样，鬃毛9或鬃毛束在芯线25外面缠绕并用一按开槽的管子形成的夹紧件24夹住，该夹紧件有一开口的环(C形环)的形状。鬃毛9在此实施例中相对于径向平面22朝支承板8倾斜。其角度为6°左右。以此方式，可以得到鬃毛9的端部段21在支承板8的支承表面20上的确定的支承。不过，这一措施并不是绝对必要的，因为端部段21也只能通过压力差才压在支承表面20上。因此，在很大的压力差时，可以允许减少鬃毛的在支承段20上的压力。
支承板8的支承表面20的径向长度l约为鬃毛9的自由(总)长度L的五分之一，以使鬃毛9在其长度L的较大范围内在形成间隙23的条件下与支承板8的内表面19隔开一段距离延伸。
由于鬃毛的远离夹紧地点10的端部段21是柔性最大的，而且此外，通过在间隙23中流动的空气泄漏，总是有激振，故鬃毛在转子4从其中心位置偏移时沿侧面退让，但是，在去掉产生转子4的偏移的原因例如热应力以后，又立即同转子4一起往回移动至其原来的位置。此外，通过在间隙23中形成的气垫减小了鬃毛9的端部段21与支承板8的支承段20之间的摩擦。同此，还可在存在压力差和转子4的偏移时保证毛刷式密封件1的密封作用，以致不会产生明显的泄漏加大。
权利要求
1.用于对一具有孔的外壳密封一转子的毛刷式密封，转子通过该孔伸出，该密封有一装在外壳上的前板和支承板，并在两个板之间如此保持许多鬃毛，以致鬃毛以其自由端越过支承板的内缘伸出并与转子的表面接触，此时，支承板的内缘有一离开表面的小距离，而支承板则支承鬃毛防止弯曲，其特征为，支承板(8)要如此构造，以使鬃毛(9)以其端部段(21)支承在支承板(8)的支承段(20)上，并且以其其余的长度(L-l)与支承板(8)隔开一段距离地延伸。
2.如权利要求1的毛刷式密封，其特征为，支承板(8)离开鬃毛(9)一轴向距离延伸，并且具有与支承板(8)的内孔的内缘(13)相邻且朝鬃毛(9)倾斜的一个区域(18)，在其内侧面(19)上形成一支承段(20)，在后者上支承鬃毛(9)的端部段(21)。
3.如权利要求1或2的毛刷式密封，其特征为，鬃毛(9)相对于径向平面(22)朝支承板(8)倾斜。
4.如权利要求3的毛刷式密封，其特征为，鬃毛(9)以大致为6°的角倾斜。
5.如前述权利要求的一项或更多项的毛刷式密封，其特征为，鬃毛(9)在支承段(20)上支承的端部段(21)的长度(l)最大为其总长度(L)的四分之一。
6.如权利要求5的毛刷式密封，其特征为，长度(l)约为2mm。
7.如前述权利要求的一项或更多项的毛刷式密封，其特征为，前板(7)的内缘(12)有一比支承板(8)的内缘(13)大的离开转子(4)的表面(5)的距离。
8.如前述权利要求的一项或更多项的毛刷式密封，其特征为，鬃毛(9)以其远离自由端(11)的一端夹紧在前板(7)与支承板(8)之间。
9.如权利要求8的毛刷式密封，其特征为，在夹紧区(10)，在鬃毛(9)与前板(7)和支承板(8)之间设置一夹紧件(24)。
10.如权利要求9的毛刷式密封，其特征为，夹紧件(24)是一个开槽的管子。
全文摘要
用于对一具有孔的外壳密封一转子的毛刷式密封,转子通过该孔伸出,该密封有一装在外壳上的前板和支承板,并在两个板之间如此保持有许多鬃毛,以致鬃毛以其自由端越过支承板的内缘伸出并与转子的表面接触,此时,支承板的内缘有一离开表面的小距离,而支承板则支承鬃毛,防止弯曲,此时,支承板(8)要如此构造,以使鬃毛(9)以其端部段(21)支承在支承板(8)的支承段(20)上,并且以其其余的长度(L－1)延伸,与支承板(8)隔开一段距离。
文档编号F16J15/16GK1256747SQ98805179
公开日2000年6月14日 申请日期1998年4月30日 优先权日1997年5月16日
发明者克莱门斯·沃纳, 阿方索·盖尔 申请人:Mtu发动机联同涡轮机慕尼黑有限公司