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Die
Erfindung betrifft die Konstruktion einer verbesserten Bürstendichtung.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Bürstendichtung,
bei welcher die Borstenpackung effektiv durch mindestens eine ringförmige Membran
in einen stromaufwertigen und stromabwärtigen Teil unterteilt ist.
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Die
grundsätzliche
Konfiguration einer Bürstendichtung
mit einer einfachen Borstenschicht, selbst mit einer tiefen Stützplatte,
kann beispielsweise bei hohen Druckdifferentialen und in Bereichen gestörter wirbelnder
Luftströmung
auf der Hochdruckseite nicht gut arbeiten. Eine Anzahl von Faktoren
scheinen zu der schlechten Dichtungsleistung unter diesen Bedingungen
beizutragen. Einerseits bewirken die Bedingungen der hohen Druckdifferenz, daß die Borsten
sich miteinander verspannen, so daß sie sich eher wie eine massive
Masse verhalten. Wenn dies auftritt, folgen die Borsten nur langsam
relativ Seitenbewegungen der Komponente, gegen welche die Dichtung
hergestellt wird, beispielsweise einer umlaufenden Welle, so daß, wenn
sie einmal durch eine Versatzbewegung beiseite gedrückt worden
sind, die Borsten sich verdichten und einen vergrößerten Dichtspalt
hinterlassen. Wenn die Borsten in ihren nicht ausgelenkten Positionen
miteinander verspannen, ist zwar die anfängliche Leckage niedrig, aber
die Spitzen der Borsten verschleißen schnell an der damit zusammenwirkenden
Dichtfläche
der Welle, und die Verschleißrate
wird durch Wellenauslenkungen, Unregelmäßigkeiten usw. noch gesteigert.
Andererseits bewirken gestörte
Bedingungen ein Flattern der Borsten mit beeinträchtigender Wirkung auf ihre
Zusammenwirkungsfähigkeit
zum wirksamen Abdichten, da die Borsten dauerhaft gespreizt werden,
was ihre Dichtungseigenschaften zerstört. Des weiteren beginnt die
Verschlechterung bei den Borsten an der exponierten Oberfläche und
schreitet tiefer in die Schicht hinein fort. Anfänglich scheint die Dichtung
wie erwartet zu arbeiten, da die Dichtungsfunktion den weiter innerhalb
der Schicht befindlichen Borsten zufällt, bis möglicherweise alle Borsten beeinträchtigt sind.
Diese beiden Wirkungen können sich
miteinander kombinieren, so daß,
während
exponierte Borsten gestört
und dauerhaft gespreizt werden, die Dichtungslast bei hohem Druckdifferential
auf die Borsten im rückwärtigen Bereich
der Schicht fällt,
die sich zusammenspannen und schnellem Verschleiß unterworfen werden.
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Frühere Versuche
zur Lösung
dieser Probleme, allerdings ohne lang anhaltenden Erfolg, umfassten
Anordnungen aus Mehrfachbürstendichtungen,
wie sie beispielsweise aus der US-A-5 106 104 bekannt sind. Jedoch
hat sich gezeigt, daß unter
dynamischen Bedingungen mehrere benachbarte Bürstendichtungsstufen nicht
gleichmäßig zur
Abdichtung beitragen und ein größerer Anteil
des Druckgefälles über der
gesamten Dichtungsanordnung von einer einzigen Stufe getragen wird.
Wo turbulente Bedingungen herrschen, hat die erste stromaufwärtige Dichtung
einen beruhigenden Einfluß auf
die Leckströmung,
und die zweite oder letzte Stufe trägt den größten Teil des Druckabfalls.
Die genannte eine Stufe ergibt eine etwa gleiche Leistung bei einer
einstufigen Dichtung, und langfristig gewinnt man insgesamt fast
nichts.
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Die
vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer mehrstufigen
Bürstendichtung
mit verbesserter Leistung durch Aufprägen einer gleichmäßigeren
Verteilung des Druckabfalls über
den einzelnen Stufen und gleichzeitige Erzeugung von Borstenberuhigungsbedingungen.
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Gemäß der Erfindung
ist daher eine mehrstufige Bürstendichtungsanordnung
für einen
ringförmigen
Leckspalt zwischen Bereichen hoher Druckdifferenz vorgesehen, mit
einer Mehrzahl von eng miteinander verbundenen Borstenpackungsbereichen, die
in Strömungsrichtung
einander benachbart positioniert sind, mit teilweise nachgiebigen
und leckbehafteten Membranmitteln, die zwischen mindestens zwei
benachbarten Borstenpackungsbereichen angeordnet sind, um als Sperre
zwischen ihnen zu wirken, und die im Betrieb eine gesteuerte Niedrigdurchsatzströmung zwischen
den Packungsbereichen zulässt.
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Jede
dieser eng verbundenen Borstenpackungsbereiche kann alternativ durch
die Borstenpackung einer individuellen Bürstendichtung oder eine Schicht
einer einfachen unterteilten Borstenpackung gebildet sein, wobei
eine leckbehaftete Membran zwischen benachbarte Borstenpackungsschichten angeordnet
ist. Des weiteren kann die leckbehaftete Membran in einer von mehreren
Weisen realisiert werden. Beispielsweise können die Membranmittel aus
einer ringförmigen
Membran bestehen, die aus einer Mehrzahl von umfangsmäßig um einen
gemeinsamen Tragring beabstandeten Membransegmenten besteht. Die
segmentierte Membran und der Tragring können einstöckig aus einem einzigen Blatt aus
flexiblem Ma terial gebildet sein. Alternativ kann die leckbehaftete
Membran eine weitere dünne Schicht
aus Borsten aufweisen, die eine andere Größe als die Borsten des Packungsbereichs
haben, wobei die Borsten der dünnen
Schicht unter einem anderen Winkel oder sogar in anderer Richtung
relativ zu den Borsten der Packungsbereiche angeordnet sein können.
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Die
Erfindung wird nunmehr lediglich beispielshalber unter Bezugnahme
auf die in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
in näheren
Einzelheiten beschrieben, wobei
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1 einen Schnitt durch eine
erste Ausführungsform
einer Bürstendichtungsanordnung
nach der Erfindung mit einer Mehrzahl einzelner Bürstendichtungen
mit einer leckbehafteten Membran zwischen benachbarten Dichtungen
zeigt,
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2 einen ähnlichen Schnitt durch eine zweite
Ausführungsform
mit einer einzigen Borstenpackung zeigt, die durch innere leckbehaftete
Membranen unterteilt ist,
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3 in Draufsicht einen Teil
der leckbehafteten Membran zeigt, die bei den Ausführungsformen nach 1 und 2 benutzt wird und aus einer segmentierten
Platte besteht, und
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4 eine entsprechende Darstellung
einer weiteren Ausführungsform
zeigt, bei welcher die leckbehaftete Membran aus einer unterschiedlich
gelegten Borstenschicht besteht.
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Bürstendichtungen
sind grundsätzlich brauchbar
zum Bewirken einer Dichtung zwischen einem Gehäuse und einer drehbar mit Bezug
auf das Gehäuse
bei potentiell sehr hohen Drehzahlen montierten Welle. Eine typische
Anwendung findet in Gasturbinentriebwerken statt, wo eine Bürstendichtung
eine mechanische Dichtung wie eine Messerkantendichtung oder Labyrinthdichtung
ersetzen kann, aber man findet sie auch in anderen Anwendungsbereichen.
Die Bürstendichtung
ist brauchbar, um eine Dichtung mit gesteuerter Leckage zu erzeugen,
d. h. eine teilweise Sperre in einem Spalt zwischen Bereichen unterschiedlicher
Drücke. Übermäßiger oder
unkontrollierte Gasleckage in einem Gasturbinentriebwerk ist aus
einer Anzahl von Gründen unerwünscht, beispielsweise
verringert sie den Trieb werkswirkungsgrad durch die Verluste des
thermodynamischen Zyklus, und in einem Innenluftkühlsystem kann übermäßige Leckage
zu einem Verlust an statischem Druck zum Antrieb der Kühlströmung führen.
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Die
Gestaltung und Konstruktion einer typischen Bürstendichtung, ihre Orientierung
und Einbauweise sind auf dem Fachgebiet gut bekannt, und mindestens
eine grundsätzliche
Kenntnis hiervon wird als Hintergrund für die Zwecke dieser Beschreibung
vorausgesetzt. Die Dichtungswirkung wird durch dicht gepackte Borsten
in einer Borstenschicht erzeugt, die im Zusammenwirken miteinander
einen diffusen Leckagepfad mit sehr geringer Gesamtleckrate bilden.
Unter der Voraussetzung, daß die
Integrität
der Borstenschicht aufrechterhalten wird und ihre Dichtungsfunktion
auf einem hohen Wert verbleibt, sind Bürstendichtungsleckageraten
im Vergleich zu Labyrinthdichtungen beträchtlich niedriger. Dies bietet
beträchtliche
Gewinne der Triebwerksleistung aufgrund der Verringerung der Verluste
im inneren Luftstromsystem. Die typische Dichtungskonstruktion umfasst
eine Schicht dicht gepackter feiner Drahtborsten, die zwischen einem
Stützplattenpaar
angeordnet sind. Die stromabwärtige
Stützplatte
erstreckt sich fast über
die volle radiale Tiefe der Borsten, und ihr Spalt zur Welle bildet
den tatsächlichen
Leckspalt. Der Spielraum ist groß genug, um seitliche Wellenbewegungen,
unterschiedliche Wärmedehnung,
eine Wellenumlaufbewegung usw. zuzulassen. Eine stromaufwärtige Platte
wird nicht immer benutzt, aber sie kann in manchen Fällen zur
Beruhigung von Borstenflattern oder Niederdrücken der Borsten nützlich sein.
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In
der Praxis treten Schwierigkeiten beim Aufrechterhalten der Integrität einer
Dichtung unter allen Bedingungen auf. Aerodynamische Bedingungen
in der unmittelbaren Nähe
einer Dichtung, insbesondere Hochdruckdifferentiale und turbulente
Strömungszustände haben
sich als die Dichtungsleistung schädlich beeinträchtigend
erwiesen. Die Wirkung auf Einfachschicht-Dichtungsstufen ist besonders markant.
Mehrfachdichtungs-Kaskaden bringen oft eine erwartete Verbesserung
nicht, und dies hat sich als Resultat mehrerer Faktoren gezeigt.
Einerseits können
hohe Druckdifferentiale bewirken, daß die Borsten sich miteinander
verblocken, wodurch die diffuse Strömung zwischen den Borsten abgeschnitten
wird, so daß die
Borstenpackung effektiv eine feste Masse wird. Die Eigenelastizität der einzelnen Borsten
geht dadurch verloren, so daß bei
Auslenkungen die Welle auf die Borsten aufschlägt, die infolgedessen einen
beschleunigten Verschleiß unterliegen.
Außerdem
können
sie seitwärts
ausgelenkt werden und unfähig
sein, in ihre Dichtposition zurückzukehren.
Die Borsten können
auch in Anlage mit der Welle gedrückt werden, was zu vorzeitigem
Verschleiß führt. Andererseits
kann turbulente Strömung vor
der Dichtungsborstenschicht auch die Effektivität der Dichtung zerstören, indem
ein Flattern der Borsten verursacht wird, so daß sie bauführen, im Zusammenwirken den
diffusen Strömungspfad
herzustellen. Beide Bedingungen sind in einer Dichtung als gleichzeitig
auftretend beobachtet worden, wobei Borsten an der Oberfläche der
Packung sich in einem Flatterzustand befinden, während tieferliegende Borsten
miteinander verblockt werden. Unser früheres Patent GB 2 281 108 B
behandelte dieses besondere Problem mittels einer porösen Abdeckung
oder Abschirmung über
der Front der Borstenpackung, um Sollbedingungen an der Packungsstirnseite
wieder herzustellen und so einer diffusen Strömung durch die Borsten zurückzukehren
und ihr Verhalten zu dämpfen.
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Mehrfachdichtungsanordnungen
leiden unter den gleichen Problemen mit der zusätzlichen Schwierigkeit, daß der Gesamtdruckabfall
nicht gleichmäßig auf
alle Dichtungsstufen aufgeteilt ist. Prüfstandsmessungen zeigen, daß die stromabwärtigste
Dichtungsstufe einen signifikant größeren Anteil an einem gegebenen
Druckabfall trägt
und dazu tendiert, nach Art einer Einfachdichtungsstufe zu arbeiten,
und den oben erörterten
Nachteilen unterworfen ist. Die vorliegende Erfindung versucht,
diese Probleme in einer Mehrstufendichtungsanordnung durch gleichmäßigere Verteilung
eines Druckdifferentials zwischen den mehreren Stufen zu lösen, während sichergestellt
wird, daß die
Borsten jeder Stufe wirksam bleiben.
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Es
wird nun auf 1 Bezug
genommen, wo gemäß der vorliegenden
Erfindung eine mehrstufige Bürstendichtungsanordnung
bei zwei dargestellt ist, die an einer ringförmigen Schulter 3 in
einem Gehäuse 4 zur
Steuerung der Strömung
durch einen ringförmigen
Leckspalt 5 zwischen dem Gehäuse und einem konzentrischen,
relativ dazu drehbaren Rotor 6 angeordnet ist. Ein Bereich
relativ hohen Drucks ist links mit P1 bezeichnet
und bildet die stromaufwärtige Seite
der Darstellung, und ein Bereich beträchtlich niedrigeren Drucks
ist mit P2 rechts dargestellt und bildet
die stromabwärtige
Seite der Darstellung. Daher erfolgt ein Leckstrom von P1 zu P2 durch die
Dichtung 2 und den Spalt 5 von links nach rechts
in der Zeichnung nach 1.
Die gleiche Maßgabe
wird auch in 2 benutzt.
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Wie
in 1 dargestellte besondere
Bürstendichtungsanordnung 2 besteht
aus vier Stufen eng miteinander verbundener Borstenpackungsbereiche,
die von links bzw. der stromaufwärtigen
Seite aus mit 8, 10, 11, 14 bezeichnet
sind. Bei dieser Ausführungsform
sind die Borstenpackungsbereiche als vier separate Schichten ausgebildet,
die jeweils aus einer individuellen Bürstendichtung bestehen, obwohl
sie als einzige Einheit zusammengebaut und gepackt sein können. Die
Konstruktion jedes der Borstenpackungsbereiche kann mit einer herkömmlichen
einstufigen Bürstendichtung
insoweit verglichen werden, als sie einen stromaufwärtigen Ring
und einen stromabwärtigen
Stützring
mit einer dazwischen eingebetteten Borstenpackungsschicht umfasst.
Sie folgen auch insoweit normaler Konstruktionspraxis, als die Borstenpackung
und die beiden Ringe miteinander verschweißt sind. Die Dichtungsanordnung
in 1 umfaßt also
von links stromaufwärtige
Ringe 16, 18, 20 und 28 und
stromabwärtige
Stützplatten 22, 24, 26, 30.
Eine stromaufwärtige
Schutzabdeckung oder Abschirmung bekannter Konfiguration ist ebenfalls
als die stromaufwärtige
Seite des Rings 16 angrenzend an die stromaufwärtige Borstenpackung 8 angeordnet.
Der rechte stromabwärtigste
Stützring 30 ist
ebenfalls von bekannter Konfiguration. Üblicherweise ist er massiv
und starr und dient als Luftdamm im Leckpfad.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung bestehen die Zwischenstützplatten 22, 24, 26,
die zwischen die stromaufwärtigen
und stromabwärtigen Stirnseiten
der Borstenpackungsbereiche 8, 10, 12, 14 gesetzt
sind, teilweise nachgiebige und leckbehaftete Membranmittel im direkten
Gegensatz zu einer herkömmlichen
Stützplatte,
wie beispielsweise bei 30.
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Die
Anzahl der erwähnten
Borstenpackungsbereiche oder Schichten, d. h. vier, dient nur als
Beispiel und ist nicht als Empfehlung einer optimalen Anzahl noch
als irgendwelche besonders wünschenswerte
oder bevorzugte Eigenschaften besitzend gemeint.
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Die
in 2 dargestellte zweite
Ausführungsform
ist im wesentliche gleichwertig mit der ersten Ausführungsform,
aber, während
die erste Ausführungsform
eine Anordnung aus mehreren individuellen Bürstendichtungen umfasst, sind
in der zweiten Ausführungsform
die mehreren Dichtungsstufen integral als eine einzige Borstenpackung
mit innerer Unter teilung ausgebildet. Mit Bezug auf die Zeichnungen
zur Betonung der Entsprechung zwischen den Bestandteilen der beiden
Ausführungsformen sind
in den 1 und 2 gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Die vier ringförmigen Borstenpackungen 8, 10, 12, 14 sind
also aneinander anstoßend
angeordnet, wobei nur die dünnen
Stützplatten
bzw. Membranen 22, 24, 26 zwischen ihnen
angeordnet sind. Diese zusammengesetzte Anordnung ist zwischen Ringen 34, 36 an
der stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Seite eingebettet. Obwohl diese Ringe 34, 36 in
der Zeichnung als einfache Ringe begrenzter radialer Tiefe dargestellt
sind, können
sie auch durch die Frontabschirmung 32 bzw. die Stützplatte 30 mit
beträchtlich
größerer Tiefe
ersetzt werden, wie sie bei der ersten, in 1 dargestellten Ausführungsform Anwendung finden.
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Wie
nun beschrieben wird, sind die dünnen Stützplatten
bzw. Membranen 22, 24, 26 zwischen den
Borstenpackungen absichtlich leckbehaftet ausgebildet. D. h., die
Membranen wirken nicht einfach als Luftdämme, sondern sind auch in mittlerer
Höhe durchbrochen,
um einen Druckausgleichs- und einen kontrollierten Leckpfad zu bilden.
Eine Detailansicht in der Schnittebene X-X in 1 ist in 3 gezeigt, und
diese Ansicht ist all den dünnen
Stützplatten oder
Membranen 22, 24, 26 zwischen den Borstenschichten
in beiden Ausführungsformen
gemeinsam. Die Membran 22 ebenso wie die anderen ist ringförmig und
aus einem relativ dünnen
Blech hergestellt, wobei das Material dieser Bleche ein Metall oder
eine Metalllegierung wie beispielsweise rostfreier Stahl oder eine
Nickellegierung sein kann, um den erwarteten hohen Umgebungstemperaturen
Stand zu halten. Der Durchmesser des äußeren Ringumfangs 40 ist
gleich dem Außenumfang
der Dichtung und erstreckt sich radial einwärts über fast die gesamte Tiefe
der Borstenschichten bis auf einen inneren Ringumfang 42.
Die Abmessung des Dichtspalts 44 zwischen dem Innenumfang 42 der
ringförmigen
Membran 22 und einer äußeren zylindrischen
Fläche 46 des
Rotors 6 ist entsprechend den gleichen Kriterien gewählt wie
der entsprechende Spalt zwischen einer tiefen Stützplatte 30 oder einer
tiefen Frontabschirmung 32 und dem Rotor.
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Die
Konstruktion der Membran 22 soll zwei Funktionen dienen,
die in gewissem Maße
mindestens aufeinander bezogen sind. Durch Unterteilen der gesamten
Borstenpackung sollen die Nachteile oder Mängel der Dichtungsleistung,
wie sie zuvor in der Einleitung erwähnt worden sind, abgeschwächt werden,
um den Gesamtdruckabfall gleichmäßiger zwischen
den Teilschichten zu verteilen und auch eine bevorzugte Strömung in
die Borstenpackung einzuleiten, die gestörte Borsten beruhigt.
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Ein
gewisses Maß an
Nachgiebigkeit der Membranen ist durch teilweise Segmentierung hergestellt.
Der innere Umfangsrand der Membran 22, d. h. ein Ringbereich
angrenzend an den Innenumfang 42 ist in eine Mehrzahl umfangsmäßig verlaufender Segmente
unterteilt, die mit 48 bezeichnet sind und von denen mehrere
in der Zeichnung sichtbar sind. Diese Segmente durch eine Mehrzahl
radial verlaufender Schlitze 50 gebildet, die vorzugsweise
eine "Schlüsselloch"-Form haben, die
in radial auswärtiger
Richtung verlaufen und um den Innenumfang 42 beabstandet
sind. Die Schlitze 50 verlaufen radial auswärts über einen
beträchtlichen
Teil der radialen Tiefe der Borstenschicht, so daß jedes
Segment unabhängig
von einem äußeren Ringbereich 52 der Membran
abgestützt
wird. Jeder der Schlitze 50 endet in einer kreisförmigen Öffnung 54.
Die Hauptfunktion dieser Öffnungen
ist die Herstellung eines kontrollierten Leckpfads durch die Membran
in einen Bereich der angrenzenden Borstenpackung nahe dem proximalen
Ende der Borsten, aber sie dienen auch als Spannungsabbaumaßnahme.
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Die
Leckströmung
durch die Öffnungen 54 tendiert
dazu, im allgemeinen in radialer Richtung entlang der Länge der
Borsten zu deren freien Enden hin zu strömen, und es ist beim Stand
der Technik beobachtet worden, daß solche Strömungen einen
beruhigenden Einfluß auf
gestörte
Borsten hat. Der Durchmesser der Öffnungen 54 ist so
gewählt,
daß er eine
gewünschte
Lenkrate zwischen den Borstenschichten erzeugt. Die zweite Spannungsabbaufunktion
dient zur Verhinderung einer Rissfortpflanzung von den Enden der
Schlitze 50 in den Rest der Membran 22. Außerdem tendiert
eine schwach verringerte Distanz zwischen benachbarten Öffnungen 54 dazu, eine
bevorzugte Biegezone für
jedes Segment zu schaffen. Die einzelnen Segmente sind daher in
einem begrenzten Maß relativ
beweglich, was die Membranen teilweise nachgiebig macht und eine
gewisse axiale Ausbiegung der Borsten zulässt, während deren Bewegung gedämpft wird.
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In
der Zeichnung nach 3 sind
die Borsten in der Schicht hinter der Membran 22 in Spalt 44 und
durch die Schlitze 50 sowie durch die Leckageöffnungen 52 sichtbar.
Wie in den 1 und 2 angedeutet ist, gehören diese
Borsten zum Borstenpackungsbereich 10. Wie es auf dem Fachgebiet üblich ist,
sind die Borsten unter einem Winkel zur Rotorober fläche 46,
gewöhnlich
unter etwa 45° angeordnet. Die
Anwesenheit einer Mehrzahl radial verlaufender Schlitze in der Membran
zusammen mit der Mehrzahl von Öffnungen
bestimmt den Durchsatz, mit welcher die Membran einen Leckluftstrom
in die Borstenschicht über
einen Tiefenbereich zulässt,
anstatt nur als Wehr oder Damm zu dienen, wie das bei einer massiven
Membran der Fall wäre.
Folglich wird ein diffuser Luftstrom durch die Schichten der Borstenpackung
in einer Richtung mit einer Radialkomponente begünstigt. Die Wirkung dieser
Strömung
besteht darin, gestörte
Borsten unter turbulenten Bedingungen zu beruhigen und Borsten wieder
freizusetzen, die sonst miteinander verblockt werden. Des weiteren besitzen
die einzelnen Segmente der Membran ein gewisses Maß an unabhängiger Nachgiebigkeit,
da der Bereich der reduzierten Segmentbreite zwischen benachbarten Öffnungen
einen bevorzugten Biegebereich für
die einzelnen Segmente schafft. Da die Membranen in Ebenen senkrecht
zur gemeinsamen Achse der Bürstendichtung
und der Welle angeordnet sind, findet die Biegung in einer Axialrichtung statt,
so daß diese
Bewegung verfügbar
ist, um druckinduzierte Axialkräfte
zu dämpfen,
die deren gegenseitige Verblockung zu bewirken suchen. Folglich
bewirkt die Nachgiebigkeit der Membransegmente in Verbindung mit
der induzierten radialen Leckströmung
eine Verringerung der Borstenverblockung, wodurch die Zwischenteile
der Borstenpackung freigesetzt werden, um Auslenkungen des Rotors
folgen zu können.
Als Ergebnis werden die Dichtungseigenschaften des Druckgradienten
durch die Dichtungslänge
gleichmäßiger verteilt
und die Gesamtdichtungsleistung wird verbessert.
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Es
wird nun auf 4 Bezug
genommen, wo eine alternative Ausführungsform der Realisierung von
teilweise nachgiebigen und leckbehafteten Membranmitteln gezeigt
ist. Zum leichteren Vergleich mit der Ausführungsform nach 3 haben gleiche Teile wiederum
gleiche Bezugszeichen. Folglich ist ein Gehäuse 4, eine Welle 6 und
ein Borstenpackungsbereich 10 dargestellt. Die allgemein
mit 22 bezeichneten Membranmittel bestehen aus einer weiteren ringförmigen Schicht
von Borsten 56. Vorzugsweise haben die Borsten 56 eine
andere Größe, sind
dicker als die Borsten der benachbarten Borstenpackungsbereiche 8, 10,
und sind unter einem anderen Neigungswinkel angeordnet. Es hat sich
als vorteilhaft erwiesen, die Borsten 56 so anzuordnen,
daß sie
in Radialrichtung mit ihren radial inneren Spitzen (beim dargestellten
Ausführungsbeispiel)
um eine kurze Distanz von der Rotoroberfläche beabstandet sind, wie im
Fall des Innenumfangs der Membran 52 nach 3.
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Bei
einer alternativen Konfiguration können die Borsten 56 einfach
unter einem anderen Winkel belegt, aber in der gleichen Richtung
wie die Borsten 10 geneigt sein. Bei einer weiteren Konfiguration
sind die Borsten 56 in entgegengesetzter Richtung wie die Borsten 10 in
den benachbarten Packungsbereichen geneigt, und in allen Fällen liegen
die Borsten 56 über
den Borsten der benachbarten Bereiche und sind daher in der Lage,
diese Borsten abzustützen und
einer Axialbewegung entgegenzuwirken. Jedoch kann wie bei allen
Borstenbereichen ein gewisses Maß an diffuser Strömung durch
die Borstenpackung stattfinden und so von der stromabwärtigen Stirnfläche der
stromaufwärtigen
Borstenpackung durch die Membranschicht in die stromaufwärtige Stirnfläche der
stromabwärtigen
Borstenpackung gelangen. Der resultierende Effekt auf das Borstenverhalten
ist daher im wesentlichen der gleiche, wie er mit der Membran 52 der
Ausführungsform
nach 3 erreicht wird.