CN101506553B - 用于流体机械的刷式密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体机械的刷式密封装置(10)，用于对在所述流体机械的旋转的和静止的部件之间的缝隙进行密封，其中可弹性弯曲的刚毛(12)设置在多个并排布置的刚毛列(28)中，按本发明其特征在于，在至少两个刚毛列(28)之间布置了沿所述刚毛(12)的纵向方向延伸的薄膜(30、32)或盘。

Description

用于流体机械的刷式密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于流体机械的刷式密封装置，该刷式密封装置用于对在所述流体机械的旋转的和静止的部件之间的缝隙进行密封，其中将可弹性弯曲的刚毛设置在多个并排布置的刚毛列中。
背景技术
在具有旋转的和静止的部件的流体机械中，使用不同结构类型的密封元件用于对不同的压力室进行密封。在此，在所述旋转的和静止的部件之间尤其使用无接触的密封装置(比如迷宫式密封装置)或者柔性的接触的密封元件。此外，所谓的刷式密封装置属于柔性的接触的密封元件，在所述刷式密封装置中使用刚毛用于在具有不同压力的腔室之间进行密封。
无接触的密封装置适合于对几毫巴到数百巴的压差进行密封，而刷式密封装置本身在多级布置(多个刷式密封装置先后布置)中的使用范围由于“吹散效应(Blow-Over-Effekt)”和“扇状散开()”而在最大的压差方面受到限制。
所述“吹散效应”在图1中通过按现有技术的刷式密封装置10的横截面示意图来示出。在这个刷式密封装置10中，刚毛12布置在多个列中并且固定在基体14中。所述基体14在两个对置的侧面上各被一块导向板16镶边，在所述导向板16中在图1中在右边示出的导向板16如此远地够着所述刚毛12的下端部区域，使得其在那里支撑刚毛12。但是，当在所述刷式密封装置10上存在相应高的压差“p1＞＞p2”时，所述刚毛12在这个下端部区域上剧烈弯曲，使得介质可以从在图1中位于左侧的压力室溢流到位于右侧的压力室中。
图2在相应于图1的横截面示意图的横截面示意图中示出了刷式密封装置10的“扇状散开”。在“扇状散开”时，由于所述刚毛12的下端部区域的不利的入流而导致各个刚毛朝左侧的压力室弯曲，使得介质又会从这个处于压力p1下的压力室到达右侧的处于更低的压力p2下的压力室中。
为了提高公知的刷式密封装置的效率，在以往的解决方案中各个刚毛构造得比较厚，各个刚毛束通过导向板或者说支承环得到保持(参见图1和2，右边的导向板16)并且/或者将单个的刚毛束总体上构造得较宽或者说较厚。
此外，尽管如此为公知的刷式密封装置的能够承受的压差设置了上述限制。尤其由于在所述旋转的和静止的部件之间的必需的径向间隙，所述具有导向板或者说支承环的刚毛无法任意靠近地支撑在对置的部件上。
发明内容
本发明的任务是，改进开头所述类型的刷式密封装置，从而在装备着所述刷式密封装置的流体机械中可以对更高的压差进行密封。
按本发明，该任务用按权利要求1所述的刷式密封装置以及按权利要求14所述的流体机械解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中定义。
按本发明的用于流体机械的用于对在所述流体机械的旋转的和静止的部件之间的缝隙进行密封的刷式密封装置具有开头所提到的可弹性弯曲的处于多个并排布置的刚毛列中的刚毛，其中按本发明的刷式密封装置构造为单级的。除此以外，在至少两个刚毛列之间布置沿所述刚毛的纵向方向延伸的薄膜或盘或者说膜片。
单级的刷式密封装置的突出之处在于，多根刚毛在其长度上基本上接触地布置并且由此形成刚毛束。由此，单级的刷式密封装置的突出之处在于包括多个彼此紧挨的刚毛的刚毛束。
单级的刷式密封装置的另一个特征是将刚毛固定在刷式密封装置支架中，其中布置在刷式密封装置支架中的刚毛端部彼此紧挨。
多级的刷式密封装置的突出之处在于至少两个在空间上分开的并且先后布置的刚毛束，其中各刚毛束通常彼此不接触。
按本发明的刷式密封装置因此在其刚毛束的各个刚毛列之间具有至少一个薄膜的或者盘的形式的中间层。所述盘在此尤其可以是薄板。利用这样的按本发明的薄膜或者说盘使各个刚毛和按本发明的中间层相互支撑。按本发明大大降低了刚毛围绕着导向板的棱边弯折(参见图1)或刚毛扇状散开(参见图2)的危险。通过这种方式，按本发明的刷式密封装置也适合于更高的压差。各个刚毛的因刷式密封装置的带涡旋的入流而引起的扇状散开可以用按本发明的薄膜或盘尤其在入流侧得到减少。
为了能够以低廉的成本将按本发明的薄膜或盘安装并持久地保持在所述刷式密封装置上，优选将所述刚毛以端部区域位置固定地安装在基体上并且所述薄膜或者所述盘以边缘区域同样借助于该基体保持在所述刚毛之间。
按本发明的薄膜或者盘优选由具有研磨性能的材料制成。因此，所述薄膜或者所述盘刚好和所述刚毛一样长，由此扩大刚毛尖端的刚度并且由此大大减少刚毛围绕着导向板的棱边弯折的情况。
所述薄膜或者所述盘在这种情况下有利地由金属母体或者由石墨制成。
按本发明的薄膜或者盘优选由塑料和/或金属制成。利用这样的材料可以按所述刷式密封装置的必要的工作温度以低廉的成本获得所期望的支撑效果。
除此以外，按本发明优选所述薄膜或者所述盘构造为至少部分穿孔和/或至少部分开缝的。利用这样的刷式密封装置，可以保持所述刷式密封装置的“吹落效应(Blow-Down-Effekt)”(也就是说通过作用于所属的刚毛束的径向压力来闭合所述刷式密封装置)。
最后，按本发明优选所述薄膜或者所述盘关于所述刚毛的纵向伸长构造为刚好与所述刚毛一样长和/或比所述刚毛短。此外，按本发明的刚毛束可以与所属的薄膜或盘一起任意经常地堆放以及构造为任意的厚度。所述薄膜或盘的数目或者其各个厚度可以按对密封状况的要求改变。所述薄膜或者盘可以与所属的刚毛浇注、喷注、焊接、卷绕和/或夹紧在一起。
优选所述薄膜或者所述盘具有用于支撑刚毛的结构。通过这种能够比较容易制造的措施，可以进一步提高板的刚度。在这种情况下，所述薄膜或者所述盘基本上沿其纵向方向起皱，用于由此避免扭曲。
有利的是，所述薄膜或者所述盘构造成正弦形、U形或者三角形起波纹的。
附图说明
下面借助于随附的示意图对按本发明的刷式密封装置的实施例进行详细解释。其中：
图1是按现有技术的刷式密封装置的用于如上所述对“吹散效应”进行解释的横截面；
图2是按现有技术的刷式密封装置的用于如上所述对“扇状散开”进行解释的横截面；
图3是按现有技术的刷式密封装置的一种实施例的横截面以及在其下面的部分透视图，该实施例相应于图1和2的实施例；
图4是按现有技术的刷式密封装置的一种另外的实施例的横截面；
图5是按本发明的刷式密封装置的实施例的横截面以及处于其下面的部分透视图，该刷式密封装置基于按图3的刷式密封装置，
图6是按本发明的刷式密封装置的一种另外的实施例的横截面，该刷式密封装置基于按图4的刷式密封装置；
图7是按本发明的刷式密封装置的一种具有盘的起波纹的结构的实施例的部分透视图；
图8是按本发明的刷式密封装置的一种实施例的沿刚毛的纵向方向从下面看的视图；
图9是按本发明的刷式密封装置的一种实施例的沿刚毛的纵向方向从下面看的视图；
图10是按本发明的刷式密封装置的一种实施例的沿刚毛的纵向方向从下面看的视图；
图11是按本发明的刷式密封装置的一种实施例的沿刚毛的纵向方向从下面看的视图。
具体实施方式
图3示出了按现有技术的刷式密封装置10，该刷式密封装置10具有基本上平行延伸的刚毛12，所述刚毛12一起形成刚毛束。所述刚毛12浇注在处于两块导向板16之间的基体14中。所述导向板16单个地沿所述刚毛12的纵向方向延伸，其中关于图3处于右侧的导向板16以其下端部区域朝所述刚毛12的方向弯曲并且将所述刚毛12支撑在其下端部区域上。在这样的刷式密封装置10沿箭头18的方向旋转时，所述刚毛12的关于图3处于下面的端部区域在(在图3到6中未相应示出的)对置的静止的部件上得到摩擦阻力，并且所述刚毛12由此反向于其主运动方向弯曲了一个角度20。
图4示出了按现有技术的刷式密封装置10的实施例，在该实施例中刚毛12围绕着中央的线材22放置并且在外侧被横截面基本上为圆形的壳层24所包围。所述刚毛12从这个壳层24关于图4向下朝(未示出的)静止的部件的方向伸出。
图5示出了按本发明的刷式密封装置10的实施例，该刷式密封装置10同样具有刚毛12、基体14以及两块导向板16。所述刷式密封装置10同样沿箭头18的方向旋转。所述刚毛12在此基本上彼此平行地布置在刚毛列28中并且在这些刚毛列28之间总共有两个薄膜30和32。在此朝向具有较低压力的压力室34的薄膜30在其薄膜表面中构造为封闭的。相反，朝向具有较高压力的压力室36的薄膜32则借助于开口38构造为穿孔的。
图5示出了单级的刷式密封装置10。所述两个薄膜30和32由具有研磨性能的材料制成。在这种情况下，金属母体或者石墨可以用作研磨的材料。
图7示出了按本发明的刷式密封装置，其中所述薄膜30、32具有用于支撑所述刚毛12的结构。按图7的刷式密封装置的透视图示出了所述薄膜30、32的三角形的结构。
图8从下面示出了所述三角形结构。
图9和图10示出了所述薄膜30、32的正弦状的或者说U形的结构。按图11的薄膜30、32通过沿刚毛的纵向方向构成的隔片40得到改进，其中提高了所述薄膜30、32的刚度。
图6示出了按本发明的刷式密封装置10的一种另外的实施例，该实施例关于刚毛12、线材22和壳层24如在图4中示出的按现有技术的实施例一样构成。但是此外，在按图6的实施例中，在围绕着线材22放置的刚毛12之间有薄膜30，从而在从所述壳层24伸出的刚毛的区域中又产生在图5中在下面透视示出的由刚毛12和薄膜30或者说32构成的层。

Claims (11)

1.用于流体机械的单级的刷式密封装置(10)，用于对在所述流体机械的旋转的和静止的部件之间的缝隙进行密封，其中，可弹性弯曲的刚毛(12)设置在多个并排布置的刚毛列(28)中，其中，在至少两个刚毛列(28)之间布置了沿所述刚毛(12)的纵向方向延伸的薄膜(30、32)或盘，其特征在于，所述薄膜(30、32)或者所述盘由具有研磨性能的材料制成，并且所述薄膜(30、32)或者所述盘关于所述刚毛(12)的纵向伸长构造为刚好与所述刚毛(12)一样长。
2.按权利要求1所述的刷式密封装置，
其特征在于，所述刚毛(12)以端部区域位置固定地安装在基体(14)上并且所述薄膜(30、32)或者所述盘以边缘区域同样用该基体(14)保持在所述刚毛(12)之间。
3.按权利要求1所述的刷式密封装置，
其中，所述薄膜(30、32)或者所述盘由金属母体或者石墨制成。
4.按权利要求1或2所述的刷式密封装置，
其特征在于，所述薄膜(30、32)或者所述盘由塑料制成。
5.按权利要求1或2所述的刷式密封装置，
其特征在于，所述薄膜(30、32)或者所述盘由金属制成。
6.按前述权利要求中任一项所述的刷式密封装置，
其特征在于，所述薄膜(30、32)或者所述盘构造为至少部分穿孔的。
7.按前述权利要求中任一项所述的刷式密封装置，
其特征在于，所述薄膜(30、32)或者所述盘构造为至少部分开缝的。
8.按前述权利要求中任一项所述的刷式密封装置，
其中，所述薄膜(30、32)或者所述盘具有用于支撑所述刚毛的结构。
9.按权利要求8所述的刷式密封装置，
其中，所述薄膜(30、32)或者所述盘为波纹形的。
10.按权利要求9所述的刷式密封装置，
其中，所述薄膜(30、32)或者所述盘构造为正弦形、U形或者三角形起波纹的。
11.具有按权利要求1到7中任一项所述的刷式密封装置(10)的流体机械。
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