• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürstendichtung, insbesondere für die Verwendung zwischen einem Rotor und einem Stator (2), wobei die Bürstendichtung einen Bürstendichtring (10) umfasst. Die Bürstendichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstendichtring (10) über seinen Umfang aus mindestens zwei getrennten Ringteilen (28, 30) besteht, jeder Ringteil (28, 30) mindestens eine Eingriffsaussparung (34, 36) aufweist und die Bürstendichtung weiterhin Eingriffsmittel (40) für den Eingriff mit mindestens einer EIngriffsaussparung (34, 36) eines der Ringteile (28, 30) umfasst, wobei die Eingriffsmittel (40) an dem Stator (24) befestigbar sind und ausgelegt sind, jeweils so mit der Eingriffsaussparung (34, 36) zusammenwirken, dass auf jeden Ringteil (28, 30) eine Kraft aufgebracht wird, die den jeweiligen Ringteil (28, 30) in den Stator (24) drückt.
    公开号:DE102004024080A1
    申请号:DE200410024080
    申请日:2004-05-14
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Alexander Rauschmeier
    申请人:MTU Aero Engines GmbH；
    IPC主号:F01D11-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Bürstendichtung, insbesonderefür dieVerwendung zwischen einem Rotor und einem Stator gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1.
    [0002] DieErfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Dampfturbinen, derGasturbinen und Flugtriebwerke. In diesem Gebiet ist die Abdichtungeines Spalts zwischen relativ zueinander beweglichen Bauteilen,insbesondere zwischen einem Stator und einem Rotor, von besondererBedeutung, da hierbei beispielsweise Räume gegeneinander abgedichtet werdenmüssen,in denen unterschiedliche Drücke herrschen.Zudem ist bei Turbomaschinen in der Regel das abzudichtende Fluidsehr heiß unddie Wellendrehzahl sehr hoch. Zur Abdichtung eines Spalts zwischenRotor und Stator, beispielsweise an Wellendurchtrittsstellen, sindfür Gasturbinenoder Flugtriebwerke daher Bürstendichtungenentwickelt worden, die gegenüberLabyrinthdichtungen sowohl zu Einsparungen bezüglich des Bauraums als auchzu Verbesserungen bezüglichder Gasleckrate führen. DieBürstendichtungwird in der Regel in Form von Dichtringen gefertigt, die in demoder an dem Stator befestigt werden.
    [0003] Derbei kaltem Triebwerk zwischen Borsten und Rotor vorgesehene Spaltwächstim Betrieb durch thermische Dehnung zu. Im Hinblick auf die Druckbelastungder Bürstendichtungwird die Höhe desSpalts zwischen Metallfassung und Rotor so klein wie möglich ausgeführt. Andererseitssollte im Betrieb der Rotor die Metallfassung, die die Bürsten hält, möglichstnicht berühren.Insbesondere beim Anlaufen eines Flugtriebwerkes oder einer statischen Gasturbinekommt es zu Auslenkungen des Rotors oder des Stators, die bei etwa0,2 bis 0,7 mm liegen können.Aus diesem Grund ist ein exakter Einbau des Dichtrings von besondererBedeutung.
    [0004] Insbesonderemuss hierbei sicher gestellt werden, dass der Bürstendichtring konzentrischzum Rotor aufgebaut ist. Dies wird bei ungeteilten Bürstendichtringendurch Einbringen des Bürstendichtringsin den Stator realisiert. Der Bürstendichtring nimmthierbei durch das Einbringen in den Stator bzw. das Gehäuse dieKonzentritätdes Gehäuses an.
    [0005] Während einesolche Art der Fixierung bei ungeteilten Bürstendichtringen möglich undpraktikabel ist, stellt sich bei geteilten Bürstendichtringen das Problemder präzisenund zuverlässigenFixierung der Dichtung an dem Gehäuse.
    [0006] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dichtvorrichtung zuschaffen, bei der geteilte Bürstendichtringezum Einsatz kommen können,und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit der Fixierung und ein einfacherAufbau des Gehäusesgewährleistetwerden kann.
    [0007] Ausgehendvon einer Bürstendichtungder eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass der Bürstendichtring über seinenUmfang aus mindestens zwei getrennten Ringteilen besteht, jederRingteil mindestens eine Eingriffsaussparung aufweist und die Bürstendichtungweiterhin Eingriffsmittel fürden Eingriff mit mindestens einer Eingriffsaussparung eines der Ringteileumfasst, wobei die Eingriffsmittel an dem Stator befestigbar sindund ausgelegt sind, jeweils so mit der Eingriffsaussparung zusammenzuwirken, dassauf jeden Ringteil eine Kraft aufgebracht wird, die den jeweiligenRingteil in den Stator drückt.
    [0008] Durchdie Kraft, die durch die Eingriffsmittel auf die Ringteile aufgebrachtwird, könnendie Ringteile an das Gehäuseoder in eine in dem Gehäuse vorgeseheneNut zur Aufnahme des Bürstenringsgepresst werden. Hierdurch kann die benötigte Konzentrität bzw. Formhaltigkeitzur Funktionstüchtigkeitder Bürstendichtunggewährleistetwerden. Weiterhin wird es durch die Lösbarkeit der Verbindung zwischenden Eingriffsmitteln und dem Gehäusemöglich,die Befestigungskraft des Ringteils an dem Gehäuse zu beseitigen, um beispielsweiseden Ring auszutauschen.
    [0009] Bevorzugtliegt die Wirkungsrichtung der Kraft im Bereich zwischen der tangentialenund der radial nach außengerichteten Richtung des Bürstendichtrings(10), die tangentiale und die radiale Richtung eingeschlossen.Je größer allerdingsder radial nach außengerichtete Kraftanteil ist, desto besser wird die Bürstendichtungim Stator gesichert. Eine rein tangential wirkende Kraft würde einenFreiheitsgrad der Bewegung offenlassen, über den sich die Bürstendichtungnach innen, d.h. auf den Rotor zu, bewegen könnte.
    [0010] DieEingriffsaussparungen werden bevorzugt jeweils an der Seite desDichtrings vorgesehen, die der Seite gegenüberliegt, an der die Borstenhervorstehen. Vorzugsweise werden die Eingriffsaussparungen im Bereichder Trennlinie zwischen zwei Ringteilen vorgesehen. Insbesonderekann sich die Eingriffsaussparung von dem Ende des Ringteils erstrecken.Diese Position der Eingriffsaussparung an dem Ringteil gewährleistet,dass die Befestigungskraft übereinen möglichstgroßenBereich des Ringteils wirken kann. Sind an beiden Enden eines RingteilsEingriffsaussparungen vor gesehen, so wirkt die Befestigungskraft über diegesamte Längedes Ringteils.
    [0011] Umeine in radialer Richtung des Bürstedichtringsauf das Gehäusehin gerichtete Befestigungskraft erzeugen zu können, kann die Eingriffsaussparungeine Hinterschneidung aufweisen, in die das Eingriffsmittel eingreift.Bevorzugte Winkel der Hinterschneidung liegen zwischen 10 und 80Grad, noch bevorzugter zwischen 20 und 70 Grad und am bevorzugtestenim wesentlichen 45 Grad.
    [0012] AlsEingriffsmittel kann eine ebene Platte verwendet werden, die inradialer Richtung oder unter einem Winkel zu dieser Richtung indas Gehäuseinnerehervorragen und dort in die Eingriffsaussparung eingreifen kann.Alternativ kann das Eingriffsmittel zumindest in dem Bereich, indem dieses mit der Eingriffsaussparung zusammenwirkt, eine Keilformaufweisen. Das Eingriffsmittel ist in diesem Fall eine ebene Plattemit einer an einem Ende auf einer Seite zunehmenden Dicke. DieseKeilform kann insbesondere fürdas Zusammenwirken mit einer Eingriffsaussparung mit Hinterschneidungdienen.
    [0013] DasEingriffsmittel kann an dem Stator beziehungsweise an dem Gehäuse durcheine Schraubverbindung befestigt werden.
    [0014] Inder erfindungsgemäßen Bürstendichtung können unterschiedlicheArten von Bürstendichtringenverwendet werden. Beispielsweise können die Ringteile jeweilsmindestens eine Stützplatteund eine Deckplatte sowie ein dazwischen angeordnetes Borstenteilumfassen.
    [0015] Dieerfindungsgemäße Bürstendichtungist vorzugsweise fürdie Verwendung in einer statischen Gasturbine oder einem Flugzeugtriebwerkausgelegt.
    [0016] DieErfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestelltenAusführungsbeispielsbeschrieben.
    [0017] ImEinzelnen zeigen:
    [0018] 1 eineDraufsicht auf ein Ausführungsbeispieleiner Bürstendichtunggemässder Erfindung;
    [0019] 2 eineSchnittansicht des Bürstenrings indem Gehäuse;
    [0020] 3 eineDetailansicht des Ausschnitts B aus 1;
    [0021] 4 eineweitere Detailansicht des Ausschnitts B aus 1 ohne Gehäuse; und
    [0022] 5 eineSchnittansicht der erfindungsgemäßen Bürstendichtung.
    [0023] Derin dem dargestellten Ausführungsbeispielverwendete Bürstenring 10 weistden in 2 gezeigten Querschnitt auf. Insbesondere umfaßt diesereine Deckplatte 12 und eine Stützplatte 14, zwischendenen die Borsten 16 der eigentlichen Bürste angeordnet sind. Die Borsten 16 werden über eine Klemmhülse 18 aufeinem Kern 20 gehalten und ragen zwischen der Stützplatte 14 undder Deckplatte 12 hervor. Die Stützplatte 14 überlapptan deren oberen Rand die Deckplatte 12. An dieser Stellesind die beiden Platten formschlüssig,beispielsweise durch Bördeln,miteinander verbunden.
    [0024] DerDichtring 10 ist in einer Gehäusenut 22 aufgenommen,die sich an der Innenseite des geteilten Gehäuses 24 über dessenUmfang erstreckt. In den Figuren ist das Gehäuse 24 nur teilweisedargestellt, umgibt aber den Dichtring 10 in der Ansicht nach 1 über dessengesamten Umfang.
    [0025] Wiesich aus der 1 ergibt, ist der Bürstendichtring 10 soin das geteilte Gehäuse 24 eingebracht,dass die Borsten 16 radial nach innen – zur Mitte hin – aus derGehäusekonturhervorstehen, um mit einem zentralen Rotor, insbesondere einer rotierendenWelle, (nicht dargestellt) zusammenzuwirken. Die Längsmittelachsedes Bürstendichtrings 10 und desRotors sind somit identisch.
    [0026] Umdiese Konzentritätbei dem geteilten Bürstendichtring 10,der aus zwei Ringteilen 28, 30, insbesondere Ringhälften, besteht,gewährleistenzu können,sind erfindungsgemäß Spannvorrichtungen 32 vorgesehen.
    [0027] DieFixierung der Ringhälften 28, 30 andem entsprechend geteilten Gehäuse 24,insbesondere in der Gehäusenut 22,wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 detaillierterbeschrieben. Die beiden Ringteile 28 und 30 weisenjeweils an ihren Enden Eingriffsaussparungen 34, 36 auf,die sich von der Trennlinie T übereinen Teil des Umfangs des Bürstendichtrings 10 erstrecken.Das Ende der Eingriffsaussparung 34, 36, das derTrennlinie T abgewandt ist, weist in der dargestellten AusführungsformHinterschneidungen 38 auf. Die Eingriffsaussparung 34, 36 isthierbei in dem oberen Teil der Stützplatte 14 vorgesehen.
    [0028] Indiese Eingriffsaussparungen 34, 36 greifen jeweilsSpannpratzen 32, die als Eingriffsmittel dienen, ein. DieseSpannpratzen 32 haben in dem Bereich des Eingriffs mitdem Bürstendichtring 10 einenkeilförmigenQuerschnitt 40, der mit der Form der Hinterschneidung 38 zumindestweitgehend übereinstimmt,wobei die Kraftübertragunghauptsächlichan der Spitze des keilförmigenQuerschnitts 40 erfolgen soll. An dem dem keilförmigen Querschnitt 40 gegenüberliegendenEnde liegt die Spannpratze 32 auf dem Gehäuse 24 aufund weist zwischen Keil 40 und Auflagefläche jeweilseine Durchgangsbohrung 42 für jeweils eine Schraube auf, über diedie Spannpratze 32 gegen das Gehäuse 24 und die Ringteile 28, 30 gespanntwerden kann. Die Teilfugenverschraubungen 46 sind hierbeiin einer Ausnehmung 48 in dem Gehäuse 24 vorgesehen.
    [0029] Beider dargestellten Ausführungsformwerden die Ringteile 28, 30 und damit dem gesamten Bürstendichtring 10 über dieSpannpratzen 32 in die Gehäusenut 22 gepresst,wobei die Presskraft hierbei in einem Winkel zwischen der Tangenteund der radialen Richtung des Bürstendichtrings 10 gerichtet ist,die tangentiale und die radiale Richtung eingeschlossen. Ein radialerAnteil wird jedoch generell bevorzugt, da dadurch im Vergleich zumAufbringen einer rein tangential gerichteten Kraft die Positionder Ringteile 28, 30 zusätzlich gesichert wird.
    [0030] DieTrennlinie T zwischen den beiden Ringhälften 28, 30 verläuft über denTeil des Bürstendichtrings 10,in dem die Borsten 16 aufgenommen sind, entsprechend derBorstenstellung; in der dargestellten Ausführungsform somit unter 45° zum Radiusdes Dichtrings 10.
    [0031] Mitder erfindungsgemäßen Bürstendichtung 10 können somitzuverlässiggeteilte Bürstendichtringeradial in einem Gehäusefixiert werden. Insbesondere wird die benötigte Formhaltigkeit beziehungsweiseKonzentritätder Bürstendichtunggewährleistet.Da die Verbindung der Eingriffsmittel, über die die Ringteile in dieGehäusenutoder an das Gehäuse gepresstwerden, mit dem Gehäuselösbarausgestaltet ist, kann zum einen ein Austausch des oder der Ringteileauf einfache Weise erfolgen. Andererseits ist, insbesondere da dieEingriffsmittel vom Gehäuseseparate Teile darstellen, die Fertigung des Gehäuses einfach und kostengünstig. Diesist gegenübereiner Fixierung des Bürstendichtringsan dem Gehäusemittels Zentriernasen an dem Bürstendichtringvon großemVorteil, da bei dem Vorsehen von Zentriernasen die Fertigung desGehäusesaufwendig und kostspielig ist. Auch die Fertigung des Bürstendichtringskann kostengünstigerfolgen, da diese an den Teilfugen durch Spannpratzen oder andereSpannvorrichtungen an den Innendurchmesser der Gehäusenut oderdes Gehäuses gepresstwerden und damit die Eingriffsaussparungen an den Enden der Ringteilevorgesehen werden können.
    [0032] Schließlich istdie erfindungsgemäße Bürstendichtungauch an die Temperatur und Druckverhältnisse, die beispielsweisein statischen Gasturbinen oder Flugtriebwerken herrschen, angepasst.Die Fixierung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Dichtung über Spannvorrichtungen,die beispielsweise eingeschraubt werden können. Diese Art der Verbindungkann, im Gegensatz zum Fixieren der Ringteile durch beispielsweiseEinkleben in das Gehäuse, auchhohen Temperaturen standhalten.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Bürstendichtung,insbesondere fürdie Verwendung zwischen einem Rotor und einem Stator (24),wobei die Bürstendichtungeinen Bürstendichtring(10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstendichtring(10) überseinen Umfang aus mindestens zwei getrennten Ringteilen (28, 30)besteht, jeder Ringteil (28, 30) mindestens eineEingriffsaussparung (34, 36) aufweist und dieBürstendichtungweiterhin Eingriffsmittel (40) für den Eingriff mit mindestenseiner Eingriffsaussparung (34, 36) eines der Ringteile(28, 30) umfasst, wobei die Eingriffsmittel (40)an dem Stator (24) befestigbar sind und ausgelegt sind,jeweils so mit der Eingriffsaussparung (34, 36)zusammenzuwirken, dass auf jeden Ringteil (28, 30)eine Kraft aufgebracht wird, die den jeweiligen Ringteil (28, 30)in den Stator (24) drückt.
    [2] Bürstendichtungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsrichtungder Kraft im Bereich zwischen der tangentialen und der radial nachaußengerichteten Richtung des geteilten Bürstendichtrings (10)liegt, die tangentiale und die radiale Richtung eingeschlossen.
    [3] Bürstendichtungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsaussparung(28, 30) im Bereich der Trennlinie (T) zwischenzwei Ringteilen (28, 30) liegt, insbesondere sichvon dem Ende des Ringteils (28, 30) erstreckt.
    [4] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (32)eine Platte darstellt.
    [5] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsaussparung (34, 36)eine Hinterschneidung (38) aufweist.
    [6] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmittel (32)zumindest in dem Bereich, in dem dieses mit der Eingriffsaussparung(34, 36) zusammenwirkt, eine Keilform (40)aufweist.
    [7] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen demEingriffsmittel (32) und dem Stator (24) eineSchraubverbindung (46) darstellt.
    [8] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringteile (28, 30)jeweils mindestens eine Stützplatte(14) und eine Deckplatte (12) sowie ein dazwischenangeordnetes Borstenteil umfassen.
    [9] Bürstendichtungnach einem der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese für die Verwendung in einer statischenGasturbine oder einem Flugzeugtriebwerk oder einer Dampfturbine ausgelegtist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004024080B4|2014-03-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2013-10-24| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: MTU AERO ENGINES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: MTU AERO ENGINES GMBH, 80995 MUENCHEN, DE Effective date: 20130903 |
    2013-11-27| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2014-12-23| R020| Patent grant now final|
    2015-03-19| R020| Patent grant now final|Effective date: 20141223 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410024080|DE102004024080B4|2004-05-14|2004-05-14|brush seal|DE200410024080| DE102004024080B4|2004-05-14|2004-05-14|brush seal|
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