CZ334399A3

CZ334399A3 - Brush sealing and rotary machine

Info

Publication number: CZ334399A3
Application number: CZ19993343A
Authority: CZ
Inventors: Bharat Sampathkumar Bagepalli; Mahmut Faruk Aksit; Robert Russell Mayer
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2000-04-12

Abstract

Kartáčové těsněníje tvořeno souboremohebných štětin (18), které obsahují každá plast amají pevný konec a volný konec, a dále podlouhlým držákem(20) štětin (18). Pevné konce štětin (18)jsou pevně připojeny k držáku (20) štětin. Držák (20) štětin (18) může být ručně ohebný a štětiny vytvářejí z držákem(20) monolitníjednotku, nebo tvoří držák (20) a soubor štětin (18) samostatnéjednotky. Těsněníje určeno pro rotační stroj obsahující rotor(36) a statorovou skříň (44). Segmenty (38,40) statorové skříně (44) mají každý povrchovou drážku (46) a vymezují dphromady obvodový kanálek, kteiýje uspořádán v podstatě souose s podélnou osou stroje. Pevné konce štětin (18)jsou pevně připojeny k držáku (20) štětin, přičemž držák štětinje uložen v uvedené povrchové drážce (46) odpovídajícího segmentu (38,40) statorové skříně (44).The brush seal is formed by a set of flexible bristles (18), which contain each plastic and have a fixed end and a free end, and then an elongate bristle holder (20). Fixed bristle ends (18) are fixedly attached to the bristle holder (20). Holder (20) the bristles (18) can be manually flexible and the bristles formed from a holder (20) of a monolithic unit, or a holder (20); a set of bristles (18) of a separate unit. The gasket is designed for a rotary machine comprising a rotor (36) and a stator housing (44). The stator housing segments (38, 40) each have one a surface groove (46) and define the plurality of circumferentially a channel which is arranged substantially coaxially with the longitudinal axis machinery. The fixed ends of the bristles (18) are firmly attached to the holder (20) bristles, wherein the bristle holder is disposed in said bristle the surface groove (46) of the corresponding segment (38,40) stator housing (44).

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká těsnění a konkrétně kartáčových těsnění pro rotační stroj.The invention relates to gaskets and, in particular, to brush gaskets for a rotary machine.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Rotační stroje jsou například parní turbiny, kompresory a plynové turbiny. Parní turbina má dráhu vedení páry, která typicky obsahuje, v sériovém uspořádání za sebou ve směru proudu, vstup páry, vlastní turbinu a výstup páry. Plynová turbina má plynovou dráhu, která typicky obsahuje, v sériovém uspořádání za sebou ve směru proudu, vstup nebo přívod vzduchu, kompresor, spalovací zařízení, vlastní turbinu ^řa výstup pro plyn (výfukovou trysku). Obecně je nežádoucí, aby docházelo k netěsnostem a únikům z plynové dráhy nebo dráhy vedení páry, nebo vnikání plynů na tyto dráhy z oblasti vyššího tlaku do oblasti nižšího tlaku. Tak například únik netěsnostmi v turbině nebo v kompresorové oblasti plynové turbiny mezi rotorem turbiny nebo kompresoru a obvodově uspořádanou skříní, obklopující otáčející se část, sníží účinnost plynové turbiny, což povede ke zvýšeným nákladům na spotřebu paliva. Také netěsnosti na dráze páry v turbinové oblasti parní turbiny mezi rotorem turbiny a jej obvodově obklopující statorovou skříní sníží účinnost turbiny, což povede ke zvýšeným nákladům na spotřebu paliva.Rotary machines are for example steam turbines, compressors and gas turbines. The steam turbine has a steam conduction path that typically includes, in series configuration downstream, a steam inlet, a turbine proper, and a steam outlet. A gas turbine has a gas path which typically includes, in serial arrangement, in the flow direction, inlet or air inlet, a compressor, a combustion device ^of a turbine and a gas outlet (or exhaust nozzle). In general, it is undesirable for leakages and leakage from or leakage of the gas or steam conduit from the higher pressure region to the lower pressure region. For example, leakage leakage in a turbine or gas turbine compressor region between a turbine or compressor rotor and a circumferential housing enclosing a rotating portion will reduce gas turbine efficiency, leading to increased fuel consumption costs. Also, leaks on the steam path in the turbine region of the steam turbine between the turbine rotor and its circumferentially surrounding stator housing will reduce turbine efficiency, leading to increased fuel consumption costs.

V plynových a parních turbinách byla používána, nebo navržena pro použití, prstencová kartáčová těsnění mezi rotorem a jej obklopující skříní (t.j. statorovou skříní). Kartáčové těsnění plynové nebo parní turbiny je vytvořeno z obvodově uspořádaných kartáčových těsnicích segmentů. Kaž-2• · · · β ·In gas and steam turbines, annular brush seals between the rotor and its surrounding housing (i.e., the stator housing) have been used or designed for use. The brush seal of the gas or steam turbine is formed from circumferentially arranged brush seal segments. Kaž-2 • · · · β ·

- · · • · dý segment kartáčového těsnění obsahuje soubor ohebných štětin z kovových drátů, připojených (například přivařením) ke kovovému držáku štětin, který má tvar prstencového segmentu kruhu. Držák štětin má pevný rádius a pevnou obvodovou délku, odpovídající poloměru a obvodové délce drážky segmentu prstencové skříně, do níž se vkládá držák štětin s upevněnými štětinami.. Držák štětin může obsahovat opěrnou destičku, uloženou mezi štětinami a nízkotlakou stranou těsnění s volnými konci štětin, vybíhající radiálně směrem dovnitř přes radiálně vnitřní konec opěrné desky.Each brush seal segment comprises a plurality of flexible metal wire bristles attached (e.g. by welding) to a metal bristle holder having the shape of an annular ring segment. The bristle holder has a fixed radius and a fixed circumferential length corresponding to the radius and circumferential length of the groove segment of the annular housing into which the bristle holder with the bristles attached is inserted. The bristle holder may comprise a support plate interposed between the bristles and the low pressure side of the bristle seal. extending radially inwardly over the radially inner end of the support plate.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález navrhuje kartáčové těsnění, obsahující soubor ručně ohebných štětin, které obsahují každá plast a mají pevný ko- ·« nec a volný konec, a dále obsahující podlouhlý držák štětin, ^;přičemž pevné konce štětin jsou pevně připojeny k držáku štětin.The invention provides a brush seal comprising a plurality of manually flexible bristles, each containing a plastic and having a rigid end and a free end, and further comprising an elongate bristle holder ^; wherein the fixed bristle ends are firmly attached to the bristle holder.

Podle dalšího znaku vynálezu je držák štětin ručně ohebný do prvního tvaru prvního, v podstatě prstencového segmentu prvního kruhového prstence, přičemž první prstenco-* vý segment má první obvodovou délku, první podélnou osu a první poloměr, přičemž štětiny jsou uloženy podélně a radiálně v podstatě zcela uvnitř prvního prstencového segmentu, když je držák štětin ohnut do prvního tvaru. S výhodou je držák štětin ručně ohebný do druhého tvaru druhého, v podstatě prstencového segmentu druhého kruhového prstence, přičemž druhý prstencový segment má druhý poloměr, který je odlišný od prvního poloměru, přičemž štětiny jsou uloženy podélně a radiálně v podstatě zcela uvnitř druhého prstencového segmentu, když je držák štětin ohnut do druhého tvaru. Držák štětin s pevně připojenými štětinami je s výhodou ruč• · ně řezatelný na obvodovou délku, která je menší, než je prv- j iAccording to a further feature of the invention, the bristle holder is manually flexible to a first shape of a first substantially annular segment of a first annular ring, the first annular segment having a first circumferential length, a first longitudinal axis and a first radius, the bristles extending longitudinally and radially substantially completely within the first annular segment when the bristle holder is bent into the first shape. Preferably, the bristle holder is manually flexible into a second shape of the second, substantially annular segment of the second annular ring, the second annular segment having a second radius that is different from the first radius, the bristles extending longitudinally and radially substantially entirely within the second annular segment, when the bristle holder is bent into a second shape. The bristle holder with the tied bristles is preferably hand-cut to a circumferential length that is smaller than the first one.

ní obvodová délka. | 'IExternal peripheral length. | 'AND

Držák štětin a štětiny mohou dohromady vymezovat mo- >The bristle holder and the bristles may together define a mo->

nolitní jednotku. Alternativně může být držák štětin jednot- .1 ka, odlišná od štětin. V takovém případě mohou být pevné konce štětin přilepeny k držáku štětin.nolitní jednotka. Alternatively, the bristle holder may be a unit different from the bristles. In this case, the fixed bristle ends may be glued to the bristle holder.

Podle dalšího znaku vynálezu je každá štětina odkloněna v úhlu v podstatě 45° od poloměrové přímky, vedené z první podélné osy k pevnému konci každé štětiny.According to a further feature of the invention, each bristle is deflected at an angle of substantially 45 ° from a radial line extending from the first longitudinal axis to the fixed end of each bristle.

Podle výhodného provedení vynálezu každá štětina v podstatě sestává z uvedeného plastu.According to a preferred embodiment of the invention, each bristle essentially consists of said plastic.

Podle dalšího znaku vynálezu je držák štětin s pevně ’ # připojenými štětinami je ručně ohebný do tvaru vícezávitového návinu.According to another feature of the invention, the bristle holder with firmly attached bristles is manually flexible to form a multi-thread winding.

Vynález dále navrhuje rotační stroj, obsahující rotor mající podélnou osu, více segmentů statorové skříně, uspořádaných ve směru obvodu tak, že vymezují statorovou skříň, která je uspořádána v podstatě souose vzhledem k podélné ose a která obvodově obklopuje rotor a je umístěna s radiálním odstupem od něj, přičemž segmenty této statorové skříně maj x každý povrchovou drážku a vymezují dohromady obvodový kanálek, který je uspořádán v podstatě souose s uvedenou podélnou osou a který je otevřený k rotoru, a více segmentů kartáčového těsnění, které každý obsahují soubor ručně ohebných štětin, obsahujících každá plast, a mající pevný konec a volný*konec, a podlouhlý držák štětin, přičemž pevné konce štětin jsou pevně připojeny k držáku štětin, přičemž držák ··* ··· • · • C · ·The invention further provides a rotary machine comprising a rotor having a longitudinal axis, a plurality of stator housing segments arranged in a circumferential direction to define a stator housing that is substantially coaxial with respect to the longitudinal axis and circumferentially surrounding the rotor and spaced radially apart said stator housing segments having each surface groove and defining together a circumferential channel that is substantially coaxial with said longitudinal axis and which is open to the rotor, and a plurality of brush seal segments each comprising a plurality of manually flexible bristles comprising each plastic, and having a fixed end and a free end, and an elongate bristle holder, wherein the fixed bristle ends are rigidly attached to the bristle holder, wherein the holder is

-4štětin je uložen v uvedené povrchové drážce odpovídajícího p.-4 bristles are embedded in said surface groove corresponding to p.

segmentu statorové skříně. tof the stator housing segment. t

Vynález přináší řadu výhod. Je třeba poznamenat, že většina plastů je elektricky nevodivých a takové plastové štětiny mohou být použity v elektrických generátorech, pro které jsou kartáčová těsnění dle stavu techniky nevhodná.The invention brings a number of advantages. It should be noted that most plastics are electrically non-conductive and such plastic bristles can be used in electrical generators for which brush seals of the prior art are unsuitable.

Ohebný a ručně řezatelný držák štětin dovoluje kartáčové těsnění navíjet ve více závitech na cívkovém jádře, a takto vytvořený cívkový návin se dopraví na místo stávajícího rotačního stroje, u něhož se má provádět výměna těsnění, a po té se řeže na požadovanou obvodovou délku a ohebně se vkládá do povrchové drážky libovolného poloměru, zatímco segmenty kartáčového těsnění podle stavu techniky se individuálně vý- * ’-ύ ráběly ve výrobně na konkrétní poloměr a obvodovou délku. 4 ýThe flexible and hand-cut bristle holder allows the brush seal to be wound in multiple turns on the bobbin core, and the bobbin winding thus formed is conveyed to the location of the existing rotary machine to replace the seal, then cut to the desired circumferential length and flexibly it inserts into the surface groove of any radius, while prior art brush seal segments have been individually machined in the factory to a particular radius and circumferential length. 4 ý

Monolitní plastové kartáčové těsnění dovoluje vytvářet ště- ?“ M tiny ze zvětšeného držáku štětin a odstraňuje obtíže ze stavu techniky v připojování pevných konců různých štětin k držáku štětin.The monolithic plastic brush seal allows the formation of bristles from the enlarged bristle holder and eliminates the difficulties of the prior art in attaching the rigid ends of the various bristles to the bristle holder.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l řez provedením rotačního stroje s kartáčovým těsněním podle vynálezu, vedený rovinou kolmou k podélné ose rotoru rotačního stroje, obr.2 řez rotačním strojem a kartáčovým těsněním z obr.l, vedený rovinou 2-2 z obr.l, obr.3 perspektivní schematický pohled na první konstrukci části kartáčového těsnění z obr.l, ukazující držák štětin a připojené štětiny jako monolitní jednotku, obr.4 perspektivní schematický pohled, ukazující druhou konstrukci části kartáčového těsnění z obr.l s držákem štětin jako jednotkouBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a rotary machine with a brush seal according to the invention, taken along a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rotary machine of the rotary machine; 1, taken along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective schematic view of a first structure of the brush seal portion of FIG. 1 showing the bristle holder and attached bristles as a monolithic unit; FIG. showing the second structure of the brush seal portion of FIGS. 1 with the bristle holder as a unit

-5···· oddělenou od štětin, obr.5 čelní pohled na jeden ze segmentů J kartáčového těsnění, znázorněný jako ohnutý do prvního tvaru, obr. 6 čelní pohled na segment kartáčového těsnění z obr.5ohnutý do druhého tvaru, obr.7 perspektivní schéma- i tický pohled na kartáčové těsnění z obr.l ve stavu ovinutém okolo cívkového jádra před tím, než se z návinu odřezávají segmenty kartáčového těsnění, a obr.8 perspektivní schematický pohled na část rotačního stroje z obr.l se segmentem kartáčového těsnění z obr.6, připravený pro osazení do povrchové drážky segmentu statorové skříně.5 is a front view of one of the brush seal segments J shown bent to the first shape, FIG. 6 is a front view of the brush seal segment of FIG. 5 bent to the second shape, FIG. 1 is a perspective schematic view of the brush seal of FIG. 1 in a state wrapped around the spool core before the brush seal segments are cut from the package; and FIG. 8 is a perspective schematic view of a portion of the rotary machine of FIG. 6, ready to be mounted in a surface groove of a stator housing segment.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr.l a 2 je schematicky znázorněno provedení kartáčového těsnění 10 a provedení rotačního stroje 12 podle vynálezů. J1 and 2 schematically illustrate an embodiment of the brush seal 10 and an embodiment of a rotary machine 12 according to the inventions. J

Kartáčové těsnění 10, když je osazeno jako část rotačního ΐ stroje 12 podle vynálezu, v typickém případě obsahuje vide + í než jeden segment 14, 16 těsnění. Obr.l znázorňuje kartáčové těsnění 10 jako mající dva segmenty 14, 16, ale rozumí se, že obvykle se použije více segmentů kartáčového těsnění. Rotační stroje mohou být tvořeny elektrickým generátorem nebo ; i turbinou na vysoko- nebo středotlaké médium, nebo nízkotlakou parní turbinu, nebo kompresorovou nebo plynovou sekci plynové turbiny, aniž by se však na takové stroje omezovaly.The brush seal 10, when fitted as part of a rotary 12 machine 12 according to the invention, typically comprises video than one seal segment 14, 16. Fig. 1 shows the brush seal 10 as having two segments 14, 16, but it will be understood that typically multiple brush seal segments are used. The rotary machines may consist of an electric generator or; even with a high or medium pressure turbine or a low pressure steam turbine, or a gas turbine compressor or gas section, without being limited to such machines.

Kartáčové těsnění 10 podle vynálezu má mnohou použití, jako je například těsnění mezery mezi dvěma plochami v klidu, z nichž jedna je vystavena vibracím, nebo dvěma plochami, z nichž jedna je vystavena lineární oscilaci, opět bez omezení na taková provedení. Mezera může být prstencového, obdélníkového nebo libovolného tvaru. Kartáčové těsnění 10 obecně utěsňuje mezeru proti úniku tekutiny mezi vysokotlakou oblastí a nízkotlakou oblastí, přičemž tato tekutina • · • · · ftftftft ftftftft ftft · ft · · ftft· · ftft· ftftft obsahuje, aniž by na ně byla omezena, spaliny, páru a směs vodíku a olejové mlhy.The brush seal 10 of the present invention has many uses, such as a gap seal between two surfaces at rest, one of which is exposed to vibrations, or two surfaces of which one is exposed to linear oscillation, again without being limited to such embodiments. The gap may be annular, rectangular or any shape. The brush seal 10 generally seals the fluid leakage gap between the high pressure and low pressure areas, the fluid including, but not limited to, flue gas, steam, and the like. mixture of hydrogen and oil mist.

Kartáčové těsnění 10 obsahuje seskupení štětin 18. ohebných v ruce, a podlouhlý držák 20 štětin. Štětiny 18 obsahují každá plast a mají pevný konec 22 a volný konec 24. Pevné konce 22 štětin jsou pevně připojené k držáku 20 štěťih. Pod pojmem^-píašt se rozumí polymerní materiál (obvykle organický), s vysokou relativní molekulovou hmotností, který může být tvarován tokem, přičemž se obvykle vztahuje na konečný výrobek s plnivy, změkčovadly, pigmenty, stabilizátory (a pryskyřičným homogenním výchozím polymerním materiálem) , a přičemž příklady jsou polyvinylchlorid, polyethylen a močovinoformaldehyd, jak je definován například ve čtvrtém vydání slovníku McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (1989). V prvním příkladě obsahují ště- ,· tiny 18 každá nejméně 50 hmotn.% plastu, a ve druhém příkladě sestávají v podstatě z plastu. Pro účely popisu vynálezu zahrnuje termín plast směsi plastů.The brush seal 10 comprises a plurality of bristles 18 flexible in the hand, and an elongate bristle holder 20. The bristles 18 comprise each plastic and have a fixed end 22 and a free end 24. The fixed bristle ends 22 are rigidly attached to the bristle holder 20. The term ^" paste" means a polymeric material (usually organic) of high relative molecular weight, which can be flow-shaped, usually referring to the final product with fillers, plasticizers, pigments, stabilizers (and resinous homogeneous polymer starting material), and examples are polyvinyl chloride, polyethylene and urea-formaldehyde as defined, for example, in the fourth edition of the McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (1989). In the first example, the bristles 18 each contain at least 50% by weight of plastic, and in the second example consist essentially of plastic. For the purpose of describing the invention, the term plastic includes plastics mixtures.

V první konstrukci kartáčového těsnění 110 podle vynálezu, jak je znázorněno na obr.3, spolu držák 120 štětin dohromady vymezují monolitní jednotku. Je třeba poznamenat, že jedna ze štětin 118 je znázorněna na obr.3 v ohnutém stavu. Štětinová část monolitní jednotky je tvořena obvyklými postupy, jak je známé odborníkům v oboru, jako například pro výrobu' jednodílných dětských kartáčů na vlasy z plastů.In the first construction of the brush seal 110 according to the invention, as shown in FIG. 3, the bristle holder 120 together define a monolithic unit. It should be noted that one of the bristles 118 is shown in bent state in FIG. The bristle portion of the monolith unit is formed by conventional techniques as known to those skilled in the art, such as for the manufacture of one-piece baby hair brushes of plastic.

V druhém provedení kartáčového těsnění 210 podle vynálezu, jak je znázorněno na obr.4, je. držák 220 štětin jednotka odlišná od štětin 218. Zde je v neznázorněném jednom příkladě držák štětin z kovu (přičemž termín kov zahrnuje slitiny), a v jiném příkladě držák 220 obsahuje plast nebo z plastuIn a second embodiment of the brush seal 210 of the invention, as shown in FIG. the bristle holder 220 is a unit different from the bristles 218. Here, in one example (not shown), the bristle holder is of metal (wherein the term metal includes alloys), and in another example, the holder 220 comprises plastic or plastic.

-Ί'· φφ φ φ φφ φ φ φφ φ φ · φ φ φφ φ φφφφ φφφφφ φ φ φ φφφφ φφ φφ φφ φφ φφ-Ί '· φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ

I v podstatě sestává. V jedné sestavě jsou pevné konce 222 štětin 218 přilepeny k držáku 220.It basically consists. In one assembly, the fixed ends 222 of the bristles 218 are glued to the holder 220.

Podle prvního provedení, patrného z obr.5, držák 20 .štětin (segmentu 14,kartáčového těsnění a tedy kartáčového těsnění 10) je rukou ohebný do prstencového prvního tvaru, označovaného jako první prstencový segment. První prstencový segment má první obvodovou délku 26;podélnou ošu 28 a první poloměr 30. Když je držák 20 štětin ohnut do prvního tvaru, jsou štětiny 18 uspořádány podélně a radiálně v podstatě zcela uvnitř prvního prstencového^ segmentu, jak je patrné z obr.2. Jak je patrné z obr.1 a 5, je každá štětina 18 odkloněna v úhlu v podstatě 45° od poloměru vycházejícího z první podélné osy 28 k pevnému konci 22 každé štětiny 18According to the first embodiment seen in FIG. 5, the bristle holder 20 (segment 14, brush seal, and thus brush seal 10) is flexible by hand into an annular first shape, referred to as the first annular segment. The first annular segment has a first circumferential length 26, a longitudinal eye 28, and a first radius 30. When the bristle holder 20 is bent into a first shape, the bristles 18 are disposed longitudinally and radially substantially entirely within the first annular segment as shown in FIG. . As shown in Figures 1 and 5, each bristle 18 is angled substantially 45 ° from a radius extending from the first longitudinal axis 28 to the fixed end 22 of each bristle 18.

Podle tohoto uspořádání je přídavně držák 20 štětin (kartáčového segmentu 14 a tedy kartáčového těsnění 10) ma- V nuálně ohebný do druhého tvaru, označovaného jako druhý prstencový segment, jak je patrné z obr.6. Druhý prstencový - ’ segment má druhý poloměr 32. který je odlišný od prvního po- i loměru 30. Když je držák 20 štětin ohnut do druhého tvaru, jsou štětiny 18 uspořádány podélně a radiálně v podstatě ’ zcela uvnitř druhého prstencového segmentu.According to this arrangement, the bristle holder 20 (the brush segment 14 and hence the brush seal 10) is additionally flexible to a second shape, referred to as the second annular segment, as shown in FIG. The second annular segment has a second radius 32 that is different from the first radius 30. When the bristle holder 20 is bent into a second shape, the bristles 18 are arranged longitudinally and radially substantially entirely within the second annular segment.

V tomto provedení je dále držák 20 štětin ohebný rukou do tvaru vícezávitové spirály. Jak je patrné z obr.7, je v typickém případě držák 20 štětin s pevně připojenými štětinami 18 navinut na cívce 34. Zde je držák 20 štětin s pevně připojenými štětinami 18 řezatelný ručním nástrojem na obvodovou délku, která je menší, než je první Obvodová délkaIn this embodiment, the bristle holder 20 is further flexible by hand in the form of a multi-threaded spiral. As can be seen from FIG. 7, a bristle holder 20 with fixed bristles 18 is typically wound on a spool 34. Here, the bristle holder 20 with fixed bristles 18 is cut by a hand tool to a circumferential length that is smaller than the first peripheral. length

26. V jiném provedení je neznázorněný držák štětin tuhý vůči ručnímu ohýbání a vyrábí se v konkrétním tvaru.26. In another embodiment, the bristle holder (not shown) is rigid with respect to manual bending and is manufactured in a particular shape.

-8* · «« 4 4 4 4 4 4 4 4-8 * · «« 3 4 4 4 4 4 4 4

4'J * 4 · * 4 4 4 4 4 4 44'J * 4 · * 4 4 4 4 4 4 4

4 4 4 4 4 · 4 44 44 4 4 4 4 4 44 4

4. 4 4 4 4 4 444 4 444 444 • 4444 4 4 44. 4 4 4 4 4 444 4 444 444 • 4444 4 4 4

4444 44 44 ·4 44 44 ♦ .'i4444 44 44 · 44 44 44 ♦ .'i

Rotační stroj 12 obsahuje rotor 36, více segmentů |The rotary machine 12 comprises a rotor 36, a plurality of segments

38, 40 statorové skříně a více segmentů 14, 16 kartáčového i těsnění. Rotor 36 má podélnou osu 42. Jak je znázorněno na obr.l, jsou segmenty 38. 40 statorové skříně obvodově uspořádány tak, že dohromady vymezují statorovou skříň 44, která je uspořádána v podstatě souose s podélnou osou 42 a obvodově obklopuje rotor 36 a umístěna od něj v radiálním odstupu.38, 40 stator cabinets and multiple segments 14, 16 brush and seal. The rotor 36 has a longitudinal axis 42. As shown in FIG. 1, the stator housing segments 38, 40 are circumferentially arranged to define together a stator housing 44 that is substantially coaxial with the longitudinal axis 42 and circumferentially surrounds the rotor 36 and positioned. from him at a radial distance.

Segmenty 3_8, 40 statorové skříně mají každý povrchovou drážku 46, které dohromady vymezují obvodový kanálek, uspořádaný v podstatě souose s podélnou osou 42 a který je otevřený do rotoru 36. Je třeba poznamenat, že statorová skříň může sestávat z více než dvou segmentů statorové skříněThe stator housing segments 38, 40 each have a surface groove 46 that together defines a peripheral channel substantially coaxial with the longitudinal axis 42 and which is open to the rotor 36. It should be noted that the stator housing may consist of more than two stator housing segments

Segment 14., 16 kartáčového těsnění je v typickém pří- v i pádě část výše uvedeného kartáčového těsnění 10, odříznutá ?!Brush seal segment 14, 16 is, in a typical case and in part, part of the aforementioned brush seal 10 cut off.

na délku pro osazení do odpovídajícího segmentu 38, 40 statorové skříně. Segmenty 14, 16 kartáčového těsnění obsahují každý soubor ohebných štětin 18 a podlouhlý držák 20 kartáče. Štětiny 18 obsahují každá plast a mají pevný konec 22 * a volný konec 24. Pevné konce 22 štětin 18 jsou pevně připojeny k držáku 20 štětin a držák 20 štětin je uložen v povrchové drážce 46 odpovídajícího segmentu 38, 40 statorové skříně. Držák 20 štětin je ručně ohebný a je v ohnutém stavu uložen do povrchové drážky 46. Držák 20 štětin s pevně připojenými štětinami 18 je řezatelný ručním nástrojem na obvodovou délku a získaný odříznutý držák 20 má ručně odříznutý obvodový konec 48.in length to fit into the corresponding stator housing segment 38, 40. The brush seal segments 14, 16 each comprise a plurality of flexible bristles 18 and an elongate brush holder 20. The bristles 18 comprise each plastic and have a fixed end 22 * and a free end 24. The fixed bristle ends 22 are rigidly connected to the bristle holder 20 and the bristle holder 20 is received in a surface groove 46 corresponding to a segment 38, 40 of the stator housing. The bristle holder 20 is manually flexible and is bent into a groove 46 in a bent condition. The bristle holder 20 with firmly attached bristles 18 is cut by hand with a circumferential length, and the cut off holder 20 obtained has a hand cut off peripheral end 48.

Je třeba poznamenat, že držák 20 štětin může být jednak radiálně tlustší držák (jako je držák 120 štětin z obr.3), způsobilý přímého záběru s povrchovou drážkou 46It should be noted that the bristle holder 20 may be, on the one hand, a radially thicker holder (such as the bristle holder 120 of Fig. 3), capable of direct engagement with the surface groove 46.

00 • · · 0 * 0 0 000 • · · 0 * 0 0 0

segmentu 38., 40 statorové skříně, a jednak radiálně tenčí (páskovítý) držák štětin (jako je držák 220 štětin z obr.4), který sám je upevněn k pouzdru, neznázorněném na výkresech, které se přímo zasouvá do neznázorněné povrchové drážky 46 segmentu 38. 40 statorové skříně. Povrch neznázor- ( něného pouzdra nebo povrch 50 segmentu 38 statorové skříně slouží jako opěrná plocha opěrné destičky kartáčového těsnění (podle potřeby). Na obr.2 pomáhá distanční vložka 52 upevňovat držák 20 štětin v povrchové drážce 46 segmentu 38, 40 statorové skříně.and a radially thinner (ribbon-shaped) bristle holder (such as the bristle holder 220 of FIG. 4), which itself is attached to a housing (not shown in the drawings), which slides directly into the surface groove (not shown) of the segment. 38. 40 stator cabinets. The surface of the housing (not shown) or the surface 50 of the stator housing segment 38 serves as the abutment surface of the brush seal support plate (as desired). In Fig. 2, spacer 52 helps to fix the bristle holder 20 in the surface groove 46 of the stator housing segment.

Vynález přináší vzhledem k běžným kartáčovým těsněním a běžným rotačním strojům řadu výhod. Plastová kartáčová těsnění jsou méně nákladná než kovová. Plastové štětiny jsóu A 1 také méně tuhé, méně podléhají otěru a odolnější proti koro- ‘ <The invention provides a number of advantages over conventional brush seals and conventional rotary machines. Plastic brush seals are less expensive than metal seals. Plastic bristles are also less stiff, less abrasive and more resistant to corrosion ‘<

zi než kovové štětiny a jsou schopné zajistit výborné služby v nízkoteplotních nebo středoteplotních prostředích o teplotě 150°C nebo méně při použití běžných plastů. Je třeba poznamenat, že většina plastů je elektricky nevodivých a takové plastové štětiny mohou být použity v elektrických generátorech, pro které jsou známá kartáčová těsnění nevhodná, přičemž kartáčové těsnění také zajišťuje elektrickou izolaci mezi těsněnými členy. Příkladem takového použití je prostředí vodíku a olejové mlhy v elektrických generátorech chlazených vodíkem, kde olejová mlha zajišťuje knotové působení, vedoucí je zlepšenému těsnění, zejména v případě nízkotlakých tepelných spádů a kde většina plastů nepřináší problémy křehnutí ve vodíku, jako by tomu bylo u štětin vyrobených z kovu. Volbu materiálů plastových štětin je možné přenechat odborníkovi v oboru a závisí na teplotních a dalších požadavcích na provozní prostředí.zi than metal bristles and are capable of providing excellent service in low or medium temperature environments of 150 ° C or less using conventional plastics. It should be noted that most plastics are electrically non-conductive and such plastic bristles can be used in electrical generators for which known brush seals are unsuitable, while the brush seal also provides electrical insulation between the sealed members. An example of such use is the hydrogen and oil mist environment in hydrogen-cooled electrical generators, where the oil mist provides wick action, leads to improved sealing, especially in the case of low pressure thermal gradients, and where most plastics do not present hydrogen embrittlement problems. of metal. The choice of plastic bristle materials can be left to the person skilled in the art and depends on temperature and other environmental requirements.

00

0 • 0 00 • 0 0

00.00.

·*»· * »

-10* · « · 0 0 0 0 0 · 0 0 0 0 0 · 0 0 0 0 000-10 * · «· 0 0 0 0 0 · 0 0 0 0 0 · 0 0 0 0 000

0 0 0 0 00 0 0 0 0

0000 «0 00 0·0000

Ohebný a ručně řezatelný držák štětin dovoluje, aby kartáčové těsnění bylo navíjeno ve více závitech na cívce, dopraveno.na místo stávajícího rotačního stroje, vyžadujícího výměnu těsnění, a po té řezáno na požadovanou obvodovou délku a vkládáno ohnuté (obr.8) do drážky v povrchu s libovolným poloměrem zakřivení, zatímco kartáčová těsnění podle stavu techniky je třeba jednotlivě vyrábět ve výrobně s konkrétním poloměrem zakřivení a obvodovou délkou tak, aby odpovídala konkrétnímu segmentu statorové skříně. Monolitní plastové kartáčové těsnění dovoluje, aby štětiny byly vytvořeny ze zvětšeného držáku štětin, a odstraňují se tak obtíže dle stavu techniky s připojováním pevných konců jednotlivých štětin k držáku štětin. Volná plastová štětina také způsobí menší škody v navazující části rotačního stroje, než v pří-pade^ volnych^kovu»vých “štětin.The flexible and hand-cut bristle holder allows the brush seal to be wound in multiple turns on the spool, transported instead of an existing rotary machine requiring seal replacement, then cut to the desired circumferential length and inserted bent (Fig. 8) into the groove in The prior art brush seals need to be individually manufactured in a factory with a particular radius of curvature and circumferential length to match a particular segment of the stator housing. The monolithic plastic brush seal allows the bristles to be formed from an enlarged bristle holder, thus avoiding the difficulties of prior art attaching the fixed ends of the individual bristles to the bristle holder. The loose plastic bristle also causes less damage in the downstream part of the rotary machine than in the case of loose metal bristles.

V předchozím popisu bylo popsáno několik provedení vynálezu pro jeho ilustraci. Tento popis není uvažován jako omezení vynálezu na konkrétní popsaný tvar, ale bude zřejmé, že v rámci jeho podstaty je možná řada odchylek a obměn. Rozsah vynálezu je vymezen pouze patentovými nároky.Several embodiments of the invention have been described above to illustrate it. This description is not intended to limit the invention to the particular shape described, but it will be apparent that many variations and variations are possible within the spirit of the invention. The scope of the invention is limited only by the claims.

Claims

PATENT CLAIMS

-jt

1. A brush seal comprising a plurality of hand bends bristles containing each plastic and having a firm end and the free end, and. further comprising an elongate bristle holder, wherein the fixed bristle ends are rigidly attached to the bristle holder.

The brush seal of claim 1, wherein the bristle holder is manually flexible to a first shape of a first substantially annular segment of a first annular ring, wherein the first annular segment has a first circumferential length, a first longitudinal axis, and a first radius, the bristles being disposed. longitudinally and radially substantially entirely within the first " . 'γ ___ “V4J-4iClJV“ O UC Ulil VJLU1U UUUVi 1 J.I1V shape.

Brush seal according to claim 2, characterized in that the bristle holder is manually flexible to a second shape of a second substantially annular segment of the second annular ring, wherein the second annular segment has a second radius different from the first radius, the bristles extending longitudinally. and radially substantially entirely within the second annular segment when the bristle holder is bent into the second shape.

Brush seal according to claim 3, characterized in that the bristle holder with firmly attached bristles is manually cut to a peripheral length that is less than the first peripheral length.

Brush seal according to claim 4, characterized in that the bristle holder and the bristle together define a monolithic poison.

-12 • 0 9 9

9 · · »9

9 ·· 9

9 9 9 9 9 9

9999 99 99 99 99 99

Brush seal according to claim 4, characterized in that the bristle holder is a unit different from the bristles.

Brush seal according to claim 6, characterized in that the fixed ends of the bristles are glued to the bristle holder.

Brush seal according to claim 4, characterized in that each bristle is inclined at an angle of substantially 45 ° from a radius line extending from the first longitudinal axis to the fixed end of each bristle.

that he did

Brush seal according to claim 4, characterized in that each bristle ⁴ essentially consists of said plastic. "

Brush seal according to claim 4, characterized in that the bristle holder with the bristles fixedly connected is manually bent in the form of a multi-thread winding.

A rotary machine comprising a rotor having a longitudinal axis, a plurality of stator housing segments arranged circumferentially to define a stator housing that is substantially coaxial with respect to the longitudinal axis and circumferentially surrounding the rotor and spaced radially therebetween wherein the stator housing segments each have a surface groove and define together a peripheral channel that is substantially coaxial with said longitudinal axis and which is open to the rotor, and a plurality of brush seal segments each comprising a plurality of manually flexible bristles containing each plastic and having a fixed end and a free end, and an elongate bristle holder, wherein the fixed ends of the bristles are firmly connected 99

9

999 999

9 9

99 · 9

999 9 - 14 - ·· »·

9 9 9 9 9

9

9 9 9 9 9

9

9999 99 · 9 to the bristle holder, the bristle holder being disposed in said surface groove of a corresponding segment of the stator housing.

Brush seal according to claim 11, characterized in that the bristle holder is manually flexible and is embedded in said surface groove in a bent condition.

Brush seal according to claim 12, characterized in that the bristle holder with firmly attached bristles is cut by a hand tool to a circumferential length and the cut bristle holder has a peripheral end cut by a hand tool.

Brush seal according to claim 13, characterized in that the bristle holder and the bristle together form a monolithic unit

Brush seal according to claim 13, characterized in that the bristle holder is a unit different from said bristles.

16. The brush seal of claim 15, wherein the solid bristle ends are adhered to said bristle holder.

The brush seal of claim 13, wherein each bristle is deflected at an angle of substantially 45 ° from a radial line extending from the longitudinal axis to said fixed end of each bristle.

Brush seal according to claim 13, characterized in that each bristle consists essentially of said plastic.