RU2269047C2

RU2269047C2 - Brush seal

Info

Publication number: RU2269047C2
Application number: RU2003137684/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Сергеевич Васильев (RU); Валентин Сергеевич Васильев
Original assignee: Валентин Сергеевич Васильев
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU2003137684A

Abstract

FIELD: sealing engineering.

SUBSTANCE: brush seal comprises bristles secured for permitting balancing the load on the movable surface by the pressure of fluid to be compressed. The bristles are combined to define a unit and mounted on the bearing collar of the housing groove. The device is provided with passages for by-passing fluid through the units and passages for throttling fluid from the high-pressure space for permitting control of the pressure of fluid to be compressed between the units and at the site of conjunction of the sealing ends with the movable contact surface.

EFFECT: enhanced reliability.

23 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям уплотнений вращающихся валов и роторов гидротурбин, газотурбинных двигателей, установок и других роторных машин.The invention relates to the field of engineering, in particular, to seal designs for rotating shafts and rotors of hydraulic turbines, gas turbine engines, installations and other rotary machines.

Известно щеточное уплотнение, содержащее закрепленные в корпусе упругие щетинины, контактирующие с поверхностью вращающегося вала (ФРГ. Заявка №3802653, кл. F 16 J 15/16, 1989 г. - аналог). Недостатком указанной конструкции является низкая износостойкость пары трения щетина - вал и недостаточная герметичность, обусловленные большой нагрузкой, отсутствием эффективного смазывания и обеспечения податливости упругого уплотняющего элемента в направлении колебаний контактной поверхности при одновременной необходимости его жесткости в направлении восприятия уплотняемого давления.Known brush seal containing fixed in the case of elastic bristles in contact with the surface of the rotating shaft (Germany. Application No. 3802653, CL F 16 J 15/16, 1989 - analogue). The disadvantage of this design is the low wear resistance of the friction pair of the bristle-shaft and insufficient tightness due to the high load, the lack of effective lubrication and the flexibility of the elastic sealing element in the direction of oscillation of the contact surface, while its stiffness is needed in the direction of perception of the pressure being compressed.

Известно также щеточное уплотнение со специальным расположением щеточных элементов для улучшения эксплуатации за счет отклонения в направлении давления (ФРГ. Заявка №3507638 МКИ F 16 J 15/16, 1986 г. - прототип), состоящее из упругих щетинин, в котором для повышения работоспособности щетинины установлены под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, и отклоняются в направлении движения контактной поверхности. Однако это уплотнение также не обеспечивает желаемой работоспособности и возможного совершенства.Also known brush seal with a special arrangement of brush elements to improve operation due to deviation in the direction of pressure (Germany. Application No. 3507638 MKI F 16 J 15/16, 1986 - prototype), consisting of elastic bristles, in which to increase the efficiency of the bristles installed at an acute angle to a plane perpendicular to the axis of rotation, and deviate in the direction of movement of the contact surface. However, this seal also does not provide the desired performance and possible perfection.

Известно также щеточное уплотнение (пат. РФ 2182993 МКИ 7 F 16 J 15/16, фиг.16, п.19 формулы), состоящее из гибких щетинин, сопряженных с контактной поверхностью подвижного элемента, зазор между которыми сообщен с источником высокого давления или с полостью уплотняемого давления.Also known is a brush seal (US Pat. RF 2182993 MKI 7 F 16 J 15/16, FIG. 16, claim 19), consisting of flexible bristles mated to the contact surface of the movable element, the gap between which is connected to a high pressure source or pressure seal cavity.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение работоспособности щеточного уплотнения.The problem solved by this invention is to increase the efficiency of the brush seal.

С достигнутым техническим результатом щеточное уплотнение разделяет полости высокого и низкого давлений и состоит из корпуса, в котором хвостовиками установлено не менее одного ряда щетинин, собранных не менее чем в один пучок с возможностью смещения их уплотнительных оконечностей до сопряжения с подвижной контактной поверхностью втулки ротора; щетинины плотно сопряжены или герметизированы эластомером в едином узле и установлены на опорном бурте паза корпуса с возможностью поворота до сопряжения с подвижной контактной поверхностью втулки ротора под действием разности сил давления, действующих на хвостовики и уплотнительные оконечности щетинин, при этом давление уплотняемой среды между пучками регулируется величиной каналов перепуска, а в сопряжении оконечностей с подвижной контактной поверхностью регулируется величиной каналов перепуска, а в сопряжении оконечностей с подвижной поверхностью регулируется подводом через дросселирующие каналы втулки или полости высокого давления; хвостовики щетинин сопряжены и перемещаются по данной поверхности паза, равноотстоящей от вершины опорного бурта и образуют объем низкого давления паза, сообщенный с полостью низкого давления; каждая щетинина выполнена Z-образной формы, контактная поверхность полки которой концентрична данной поверхности паза и обращена в сторону полости высокого давления; щетинины изготовлены с образованием проушин блока щетинин, состоящего не менее чем из двух щетинин, размещенных в один или два ряда; в проушины блоков щетинин установлены упругие манжетные браслеты, выполненные в виде колец или их частей с центрирующим замком, обеспечивающим комплектность уплотнительного пакета при монтаже; щетинина или блок щетинин имеет стопор, предотвращающий проворот совместно с подвижной поверхностью; стопор щетинины или блока щетинин выполнен в виде увеличенной проушины, установленной в нишу корпуса; уплотнительная оконечность щетинин, контактирующая с подвижной поверхностью втулки ротора, выполнена в виде ласты, развитой вдоль контактной поверхности и обращенной в сторону полости низкого давления; оконечность щетинины, сопряженная подвижной поверхностью, имеет козырек, обращенный в сторону полости высокого давления и не менее одного ряда щетинин, образующих пучок; щетинины выполнены из листового материала в виде смежных сегментов, сопряженных Z-образными стыками в зоне опорного бурта корпуса, при этом стыки рядов смещены и перекрыты сегментами смежного ряда; щетинины-сегменты объединены не менее чем в один блок, при этом хвостовики и уплотнительные оконечности щетинин разделены прорезями с образованием торсионных перемычек, сопряженных с опорным буртом корпуса, а стопоры выполнены отгибом проушин; на ласте оконечности щетинины, сопряженной с подвижной поверхностью, выполнен изгиб, образующий в сборке дренажный желоб, отделяющий дроссельный участок контактной поверхности ласты от опорного участка; на козырьке уплотнительной оконечности щетинины, сопряженном с подвижной поверхностью, выполнен изгиб-желоб, отделяющий дроссельный участок контактной поверхности козырька от динамического участка; на втулке ротора выполнены дроссельные каналы, сообщающие зазор сопряжения уплотнительных оконечностей щетинин; уплотнительные оконечности щетинин выполнены U-образного профиля, обращенного впадиной к полости высокого давления, на которую установлены герметизирующие щетинины, опирающиеся на дистанционные платы козырьков; герметизирующие щетинины выполнены в виде кольцевой детали не менее чем с одним разрезом, на контактных поверхностях U-образного профиля щетинин нанесены распределительные желоба опорных участков, сообщенные через дроссельные каналы с полостью высокого давления; на втулке ротора установлена чаша щелевого регулятора типа «сопло-заслонка», образующая щелевой дроссельный зазор с поверхностью козырька, сообщенного через коммуникационные каналы с распределительными желобами опорного участка, выполненными между частями дренажного желоба, не менее чем на одном из участков - опорном, дроссельном или динамическом нанесены винтовые канавки или площадки Реллея; между хвостовиками и уплотнительными оконечностями щетинин выполнены ребра жесткости; положение щетинин относительно опорного бурта изменяется величиной регулировочных прокладок корпуса; щетинины с корпусом объединены в узел, выполненный, например, в виде манжеты, в которой хвостовики герметизированы относительно корпуса гофром сильфона из эластомера, а их уплотнительная оконечность сопряжена с подвижной поверхностью и снабжена дренажными и распределительными желобами дроссельными каналами или чашей щелевого регулятора; уплотнение состоит из нескольких пучков, которые разделены межпучковыми полостями; при этом во втором и последующих пучках щетинин или манжетах, считая по направлению стока уплотняемой среды, выполнены регулировочные каналы дренажа; считая по направлению стока, величина регулировочного канала последующего пучка больше величины регулировочного канала предыдущего пучка.With the technical result achieved, the brush seal separates the cavities of high and low pressures and consists of a housing in which at least one row of bristles are installed by the shanks, assembled in at least one bundle with the possibility of displacement of their sealing extremities before pairing with the movable contact surface of the rotor sleeve; the bristles are tightly mated or sealed with an elastomer in a single assembly and are mounted on the support collar of the housing groove with the possibility of rotation to mate with the movable contact surface of the rotor hub under the influence of the pressure forces acting on the shanks and sealing ends of the bristles, while the pressure of the medium to be sealed between the bundles is regulated by bypass channels, and in conjugation of extremities with a movable contact surface is regulated by the value of bypass channels, and in conjugation of extremities with Vision regulated supply surface through channels or throttling sleeve cavity high pressure; the bristle shanks are conjugated and move along a given surface of the groove equally spaced from the top of the support collar and form a volume of low groove pressure communicated with the low pressure cavity; each bristle is made in a Z-shape, the contact surface of the shelf of which is concentric to a given surface of the groove and faces the high-pressure cavity; bristles are made with the formation of the eyes of the block of bristles, consisting of at least two bristles placed in one or two rows; elastic cuff bracelets are installed in the eyes of the bristle blocks, made in the form of rings or their parts with a centering lock, which ensures the completeness of the sealing bag during installation; the bristle or bristle block has a stopper preventing rotation together with the moving surface; stop bristles or block bristles made in the form of an enlarged eyelet mounted in a niche of the housing; the sealing tip of the bristles in contact with the movable surface of the rotor hub is made in the form of fins developed along the contact surface and facing the low-pressure cavity; the tip of the bristles, conjugated by a movable surface, has a visor facing the high-pressure cavity and at least one row of bristles forming a bunch; the bristles are made of sheet material in the form of adjacent segments, mated with Z-shaped joints in the area of the support shoulder of the body, while the joints of the rows are offset and overlapped by segments of the adjacent row; the bristles-segments are combined in at least one block, while the shanks and sealing ends of the bristles are separated by cuts with the formation of torsion bridges associated with the support shoulder of the housing, and the stoppers are made by bending the eyes; a bend is made on the fins of the bristle tip associated with the movable surface, forming a drainage trough in the assembly separating the throttle portion of the contact surface of the fins from the supporting portion; on the visor of the sealing end of the bristle mated to the movable surface, a bend-groove is made separating the throttle portion of the contact surface of the visor from the dynamic section; throttle channels are made on the rotor bushing, communicating the clearance gap of the sealing ends of the bristles; the sealing extremities of the bristles are made of a U-shaped profile, facing the cavity to the high-pressure cavity, on which the sealing bristles are mounted, based on the remote visor boards; the sealing bristles are made in the form of an annular part with at least one cut, on the contact surfaces of the U-shaped profile of the bristles the distribution grooves of the supporting sections communicated through the throttle channels with a high-pressure cavity are applied; on the rotor bushing there is a bowl of a slotted nozzle-damper type regulator forming a slotted throttle clearance with a visor surface communicated through communication channels with distribution chutes of the supporting section made between the parts of the drainage channel, at least in one of the sections - supporting, throttle or dynamically applied screw grooves or Relay pads; stiffeners are made between the shanks and the sealing ends of the bristles; the position of the bristles relative to the support shoulder is changed by the value of the adjusting shims of the housing; the bristles with the housing are combined in a node made, for example, in the form of a cuff in which the shanks are sealed relative to the housing of the bellows of the elastomer, and their sealing tip is associated with a movable surface and equipped with drainage and distribution channels with throttling channels or a bowl of a slotted regulator; the seal consists of several beams that are separated by inter-beam cavities; at the same time, in the second and subsequent tufts of bristles or cuffs, counting in the direction of flow of the medium to be sealed, the drainage control channels are made; counting in the direction of flow, the size of the control channel of the subsequent beam is greater than the value of the control channel of the previous beam.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-10:The invention is illustrated in figures 1-10:

Фиг.1 - разрез щеточного уплотнения.Figure 1 - section of a brush seal.

Фиг.2 - вид сечения А-А фиг.1 на пучок щетинин, выполненных из:Figure 2 is a view of section aa of figure 1 on a bundle of bristles made of:

а) волокна (проволоки); б) листового материала.a) fiber (wire); b) sheet material.

Фиг.3 - разрез блока щетинин щеточного уплотнения.Figure 3 is a section of a block of bristles brush seal.

Фиг.4 - разрез щеточного уплотнения по щетинине со стопорами-проушинами.Figure 4 is a section of a brush seal along the bristles with stopper eyes.

Фиг.5 - вид А-А фиг.1 на блок щетинин.Figure 5 is a view aa of figure 1 on a block of bristles.

Фиг.6 - разрез щеточного уплотнения с ластами и козырьками щетинины.6 is a section of a brush seal with flippers and bristle visors.

Фиг.7 - разрез щеточного уплотнения с щетининами U-образной формы.7 is a section of a brush seal with a U-shaped bristle.

Фиг.8 - разрез щеточного уплотнения с щелевыми регуляторами.Fig. 8 is a sectional view of a brush seal with slotted adjusters.

Фиг.9 - вид сечения В-В фиг.8 на опорную поверхность щетинин.Fig.9 is a view of a section bb of Fig.8 on the supporting surface of the bristles.

Фиг.10 - разрез щеточного уплотнения с регулятором.Figure 10 is a section of a brush seal with a regulator.

Предлагаемая конструкция щеточного уплотнения (фиг.1) в зависимости от условий и требований использования, имея следующие варианты использования, разделяет полости 1, 2 высокого и низкого давлений и состоит из корпуса 3, в котором хвостовиками 4 установлено не менее одного ряда 5, 6 щетинин 7, собранных не менее чем в один 8, 9, 10 пучок с возможностью смещения 11 их уплотнительных оконечностей 12 до сопряжения 13 с подвижной контактной поверхностью 14 втулки 15 ротора; щетинины 7 плотно сопряжены или герметизированы эластомером 16 в едином узле и установлены на опорном бурте 17 паза 18 корпуса 3 с возможностью поворота 19 до сопряжения 13 с подвижной контактной поверхностью 14 втулки 15 ротора под действием разности сил давления, действующих на хвостовики 4 и уплотнительные оконечности 12 щетинин 7, при этом давление уплотняемой среды между пучками 8, 9, 10 регулируется величиной каналов 20, 21 перепуска, а в сопряжении 13 оконечностей 12 с подвижной контактной поверхностью 14 регулируется подводом через дросселирующие каналы 22 втулки 15 или щетинин 7 из полости 1 высокого давления; хвостовики 4 щетинин 7 сопряжены и перемещаются по донной поверхности 23 паза 18, равноотстоящей от вершины опорного бурта 17 и образуют объем 24 низкого давления паза 18, сообщенный с полостью низкого давления паза 18, сообщенный с полостью низкого давления; каждая щетинины 7 выполнена Г-образной формы, контактная поверхность 26 полки 27 которой концентрична донной поверхности 23 паза 18 и обращена в сторону полости 1 высокого давления; (фиг.1, 3) щетинины 7 изготовлены с образованием проушин 28 блока 29 щетинин, состоящего не менее чем из двух щетинин, размещенных в один (фиг.1б) или два ряда (фиг.1а, 1в, 3); (фиг.2) в проушины 28 блоков 29 щетинин 7 установлены упругие браслеты 30, выполненные в виде колец или их частей с центрирующим замком 31, обеспечивающим комплектность уплотнительного пакета при монтаже; (фиг.4) щетинина 7 или блок 29 щетинин имеет стопор, предотвращающий проворот совместно с подвижной поверхностью 14; стопор щетинины 7 или блока 29 щетинин выполнен в виде увеличенной проушины 32, установленной в нишу 33 корпуса 3; уплотнительная оконечность 12 щетинин 7, контактирующая с подвижной поверхностью 14 втулки 15 ротора, выполнена в виде ласты 34, развитой вдоль контактной поверхности 14 и обращенной в сторону полости 2 низкого давления; оконечность 12 щетинины 7, сопряженная с подвижной поверхностью 14, имеет козырек 35, обращенный в сторону полости 1 высокого давления; (фиг.1б) не менее одного ряда 5 щетинин 7 намотано одним отрезком проволоки (волокна), образующим пучок 36; (фиг.2б), щетинины 7 выполнены из листового материала в виде смежных сегментов 37, сопряженных Z-образными стыками 38 в зоне опорного бурта 17 корпуса 3, при этом стыки рядов смещены и перекрыты сегментами 37 смежного ряда; (фиг.4, 5) щитинины-сегменты 37 объединены не менее чем в один блок 29, при этом хвостовики 4 и уплотнительные оконечности 12 щетинины 7 разделены прорезями 39 с образованием торсионных перемычек 40, сопряженных с опорным буртом 17 корпуса 3, а стопоры выполнены отгибом проушин 32; (фиг.6) на ласте 34 оконечности 12 щетинины 7, сопряженной с подвижной поверхностью 14, выполнен изгиб, образующий в сборке дренажный желоб 41, отделяющий дроссельный участок 42 контактной поверхности ласты 34 от опорного участка 43; на козырьке 35 уплотнительной оконечности 12 щетинины 7, сопряженном с подвижной поверхностью 14, выполнен изгиб-желоб 41, отделяющий дроссельный участок 42 контактной поверхности козырька от динамического участка 45; (фиг.6) на втулке 15 ротора выполнены дроссельные каналы 22, сообщающие зазор сопряжения 13 уплотнительных оконечностей 12 щетинин 7 или щетинин-сегментов 37 с полостью 1 высокого давления; (фиг.7) уплотнительные оконечности 12 щетинин 7 выполнены U-образного профиля 47, обращенного впадиной к полости 1 высокого давления, на которую установлены герметизирующие щетинины 48, опирающиеся на дистанционные плата 49 козырьков 35; герметизирующие щетинины 48 выполнены в виде кольцевой детали не менее чем с одним разрезом; на контактных поверхностях 50 U-образного профиля 47 щетинины 7 нанесены распределительные желоба 51 опорных участков 43, сообщенные через дроссельные каналы 22 с полостью 1 высокого давления; (фиг.8) на втулке 15 ротора установлена чаша 52 щелевого регулятора типа «сопло-заслонка», образующая щелевой дроссельный зазор 53 с поверхностью козырька 35, сообщенный через коммуникационные каналы 54 с распределительными желобами 51 опорного участка 43, выполненными между частями дренажного желоба 41; (фиг.8, 9) не менее чем на одном из участков 43, 42, 45 - опорном, дроссельном или динамическом нанесены винтовые канавки 55 или площадки Реллея 56; (фиг.10) между хвостовиками 4 и уплотнительными оконечностями 12 щетинин-сегментов 37 выполнены ребра 57 жесткости; между опорным буртом 17 и данной поверхностью 23 паза 18 корпуса 3 установлены регулировочные прокладки 46 (фиг.1, 3, 4); (фиг.10) щетинины 7 с корпусом 3 объединены в узел, выполненный, например, в виде манжеты 58, в которой хвостовики 4 герметизированы относительно корпуса 3 гофром сильфона 59 из эластомера, а их уплотнительная оконечность 12 сопряжена с подвижной поверхностью 14 и снабжена дренажными и распределительными желобами 41, 51, дроссельными каналами 22 или щелевыми зазорами 53, образованными чашей 52 щелевого регулятора; (фиг.1) уплотнение состоит из нескольких пучков 8, 9, 10, которые разделены межпучковыми полостями 60, 61, при этом во втором и последующим пучках 9, 10 щетинин 7 или манжетах 58, считая по направлению стока уплотняемой среды, выполнены регулировочные каналы 20, 21 перепуска, считая по направлению стока, величина регулировочного канала 21 последующего пучка больше величины регулировочного канала 20 предшествующего пучка.The proposed design of the brush seal (Fig. 1), depending on the conditions and requirements of use, having the following use cases, separates cavities 1, 2 of high and low pressures and consists of a housing 3, in which at least one row of 5, 6 bristles is installed by shanks 4 7, assembled in at least one 8, 9, 10 bundle with the possibility of displacement 11 of their sealing extremities 12 to interface 13 with the moving contact surface 14 of the rotor sleeve 15; the bristles 7 are tightly mated or sealed with an elastomer 16 in a single assembly and are mounted on the support collar 17 of the groove 18 of the housing 3 with the possibility of rotation 19 to mate 13 with the movable contact surface 14 of the rotor sleeve 15 under the influence of the difference of pressure forces acting on the shanks 4 and the sealing ends 12 bristles 7, while the pressure of the medium to be sealed between the beams 8, 9, 10 is controlled by the size of the bypass channels 20, 21, and in conjunction 13 of the extremities 12 with the movable contact surface 14 is regulated by supply through the throttling channels 22 of the sleeve 15 or bristles 7 from the cavity 1 high pressure; shanks 4 of bristles 7 are conjugated and move along the bottom surface 23 of the groove 18, equally spaced from the top of the support collar 17 and form a volume 24 of the low pressure of the groove 18, in communication with the low pressure cavity of the groove 18, in communication with the low pressure cavity; each bristle 7 is L-shaped, the contact surface 26 of the shelf 27 of which is concentric with the bottom surface 23 of the groove 18 and faces the high-pressure cavity 1; (Fig.1, 3) the bristles 7 are made with the formation of eyes 28 of the bristle block 29, consisting of at least two bristles placed in one (Fig.1b) or two rows (Fig.1a, 1c, 3); (Fig.2) in the eyes 28 of the blocks 29 of the bristles 7 installed elastic bracelets 30, made in the form of rings or their parts with a centering lock 31, ensuring the completeness of the sealing bag during installation; (Fig. 4) the bristle 7 or the bristle block 29 has a stopper to prevent rotation together with the movable surface 14; stop bristles 7 or block 29 bristles made in the form of an enlarged eye 32, installed in a niche 33 of the housing 3; the sealing tip 12 of the bristles 7 in contact with the movable surface 14 of the rotor sleeve 15 is made in the form of fins 34, developed along the contact surface 14 and facing the cavity 2 of low pressure; the tip 12 of the bristles 7, conjugated with the movable surface 14, has a visor 35 facing the cavity 1 of the high pressure; (figb) at least one row 5 of bristles 7 is wound with one piece of wire (fiber), forming a bundle 36; (figb), bristles 7 are made of sheet material in the form of adjacent segments 37, conjugated by Z-shaped joints 38 in the area of the support shoulder 17 of the housing 3, while the row joints are offset and overlapped by segments 37 of the adjacent row; (Figs. 4, 5) the shchitin-segments 37 are combined in at least one block 29, while the shanks 4 and the sealing ends 12 of the bristles 7 are separated by slots 39 to form torsion bridges 40, interfaced with the support shoulder 17 of the housing 3, and the stoppers are made limb eyes 32; (Fig.6) on the fins 34 of the tip 12 of the bristles 7, coupled with the movable surface 14, a bend is made, forming in the assembly a drain groove 41 separating the throttle portion 42 of the contact surface of the fins 34 from the support portion 43; on the visor 35 of the sealing tip 12 of the bristles 7, coupled with the movable surface 14, a bend-groove 41 is made, separating the throttle portion 42 of the contact surface of the visor from the dynamic portion 45; (FIG. 6), throttle channels 22 are made on the rotor sleeve 15, which communicate the mating gap 13 of the sealing ends 12 of the bristles 7 or the bristle segments 37 with a high pressure cavity 1; (Fig. 7) the sealing extremities 12 of the bristles 7 are made of a U-shaped profile 47 facing the cavity to the high-pressure cavity 1, onto which the sealing bristles 48 are mounted, resting on the remote plate 49 of the visors 35; sealing bristles 48 are made in the form of an annular part with at least one cut; on the contact surfaces 50 of the U-shaped profile 47 of the bristles 7, distribution chutes 51 of the supporting sections 43 are applied, communicated through the throttle channels 22 with a high pressure cavity 1; (Fig. 8), a bowl 52 of a slotted nozzle-gate type regulator is installed on the rotor sleeve 15, forming a slotted throttle gap 53 with a visor surface 35, communicated through communication channels 54 with distribution channels 51 of the support section 43, made between the parts of the drainage channel 41 ; (Figs. 8, 9) at least in one of the sections 43, 42, 45 — the support, throttle or dynamic sections are provided with helical grooves 55 or Relay pads 56; (Fig. 10) between the shanks 4 and the sealing ends 12 of the bristle segments 37, stiffening ribs 57 are made; between the support collar 17 and this surface 23 of the groove 18 of the housing 3 is installed shims 46 (Fig.1, 3, 4); (Fig. 10) the bristles 7 with the housing 3 are combined in a unit made, for example, in the form of a sleeve 58, in which the shanks 4 are sealed relative to the housing 3 by the bellows corrugation 59 of elastomer, and their sealing tip 12 is associated with a movable surface 14 and provided with drainage and distribution channels 41, 51, throttle channels 22 or slotted gaps 53 formed by the bowl 52 of the slotted regulator; (figure 1) the seal consists of several bundles 8, 9, 10, which are separated by inter-beam cavities 60, 61, while in the second and subsequent bundles 9, 10 of bristles 7 or cuffs 58, counting in the direction of flow of the medium to be sealed, control channels are made 20, 21 bypass, counting in the direction of flow, the size of the control channel 21 of the subsequent beam is greater than the value of the control channel 20 of the previous beam.

В рабочем состоянии щеточное уплотнение (фиг.1) разделяет полости 1 и 2 высокого и низкого давлений одним или несколькими рядами 5, 6 щетинины 7, собранными не менее чем в один или несколько пучков 8, 9, 10, установленных на опорном бурте 17 паза 18 корпуса 3 с возможностью поворота 19 до сопряжения 13 с подвижной контактной поверхностью 14 втулки 15.In working condition, the brush seal (Fig. 1) separates the cavities 1 and 2 of high and low pressure with one or more rows of 5, 6 bristles 7, assembled in at least one or more bundles 8, 9, 10 mounted on the support collar 17 of the groove 18 of the housing 3 with the possibility of rotation 19 to interface 13 with the movable contact surface 14 of the sleeve 15.

Рабочая среда перемещает (фиг.1) уплотнительные оконечности 12 до сопряжения 13 с подвижной контактной поверхностью 14 втулки 15 под действием разности сил давления полости 1 высокого давления, приложенного к уплотнительным оконечностям 12 и хвостовиками 4 щетинин 7, сопряженным с равноотстоящей (на радиусе R) от вершины опорного бурта 17 донной поверхности 23 паза 18.The working medium moves (Fig. 1) the sealing extremities 12 to the interface 13 with the movable contact surface 14 of the sleeve 15 under the action of the pressure difference of the high-pressure cavity 1 applied to the sealing extremities 12 and the shanks 4 of the bristles 7 conjugated with equally spaced (on the radius R) from the top of the support shoulder 17 of the bottom surface 23 of the groove 18.

Рабочая среда, действуя на полку Г-образной формы 7 и герметизируя ее, перемещает щетинины 7 до сопряжения с донной поверхностью 23. Повышение технологичности производства (фиг.1, 3, 4) уплотнительного пакета, например, достигается намоткой блока 29 щетинин 7 в один или несколько рядов 5, 6 пучка 36 (фиг.1, 3) объединенных проушинами 32, в которые установлены монтажные браслеты 30 в виде колец; (фиг.4) изготовление проушин 32 увеличенного размера и установленных в ниши 33 корпуса 3, предотвращают поворот уплотнительного пакета при возникновении трения о подвижную поверхность 14 втулки 15.The working environment, acting on the shelf of the L-shaped form 7 and sealing it, moves the bristles 7 to mate with the bottom surface 23. Improving the manufacturability of production (Figs. 1, 3, 4) of the sealing bag, for example, is achieved by winding the block 29 of the bristles 7 in one or several rows 5, 6 of the beam 36 (Figs. 1, 3) connected by eyes 32, into which mounting bracelets 30 are installed in the form of rings; (figure 4) the manufacture of eyes 32 of an increased size and installed in a niche 33 of the housing 3, prevent the rotation of the sealing package when friction occurs on the moving surface 14 of the sleeve 15.

Фиг.1, 3, 6 - рабочая среда из полости 1 высокого давления проникает в зазор сопряжения 13 ласты 34, снижая контактное усиление взаимодействия с подвижной поверхностью 14 втулки 15; при относительно большой скорости скольжения подвижной поверхности 14 в зазоре сопряжения 13 с нею контактных поверхностей ласт 34 и козырьков 35 возникает динамическая подъемная несущая способность.Figure 1, 3, 6 - the working medium from the cavity 1 of the high pressure penetrates into the clearance gap 13 of the fins 34, reducing the contact gain of the interaction with the moving surface 14 of the sleeve 15; at a relatively high sliding speed of the movable surface 14 in the clearance gap 13 with it of the contact surfaces of the fins 34 and the visors 35, a dynamic lifting bearing capacity arises.

Фиг.1, 2б, 5, 6 - герметичность устройства повышается при выполнении щетинины 7 из листового материала в виде пластин с Z-образными стыками 38 в зоне опорного бурта 17, перекрытых щетининами 37 смежного ряда.Figure 1, 2b, 5, 6 - the tightness of the device increases when performing bristles 7 of sheet material in the form of plates with Z-shaped joints 38 in the area of the support shoulder 17, overlapped by bristles 37 of the adjacent row.

Фиг.6 - повышение несущей способности достигается увеличением контактной поверхности ласты 34 и выполнением дренажного желоба 41, предотвращающего проникновение давления уплотняемой среды из дроссельного участка 42 в зазор сопряжения 13 опорного участка 43 ласты 34, а также подводом ее из полости 1 высокого давления через дросселирующие каналы 22, например, проникающей пористости и распределительные желоба 51.6 - increasing the bearing capacity is achieved by increasing the contact surface of the fins 34 and the implementation of the drainage trough 41, which prevents the penetration of the pressure of the medium being sealed from the throttle section 42 into the mating gap 13 of the support section 43 of the fins 34, as well as by supplying it from the high-pressure cavity 1 through the throttling channels 22, for example, penetrating porosity and distribution channels 51.

Фиг.6 - между дроссельным участком 42 на поверхности сопряжения козырька 35 нанесен желоб 41, исключающий сток уплотняемой среды из возникающего при скольжении газодинамического слоя смазки динамического участка 45.6 - between the throttle section 42 on the mating surface of the visor 35, a groove 41 is applied, eliminating the drain of the medium being sealed from the dynamic section 45 that occurs when the gas-dynamic lubricant layer is lubricated.

Фиг.6, 7 - действие уплотняемой среды на ласту 34 предотвращает герметизирующая щетинина 48, установленная во впадину U-образного профиля 47 щетинины-сегмента 37.6, 7 - the action of the sealed medium on the fins 34 prevents the sealing bristles 48 installed in the cavity of the U-shaped profile 47 of the bristle segment 37.

Фиг.7, 8 - подвод уплотняемой среды к распределительным желобам 51 в зазор сопряжения 13 опорного участка 43 выполняется через изменяющийся щелевой зазор 53, образованный чашей 52 регулятора типа «сопло-заслонка»; распределительные желоба 51 выполнены между частями дренажного желоба 41.7, 8 - supply of the medium to be sealed to the distribution channels 51 into the interface gap 13 of the support section 43 is performed through a variable slotted gap 53 formed by the nozzle-damper type regulator bowl 52; distribution channels 51 are made between the parts of the drainage channel 41.

Фиг.7, 8 - нанесение винтовых канавок 55 или площадок Реллея 56 на опорном, дроссельном и динамическом участках 43, 42, 45 способствует образованию газодинамического слоя смазки.7, 8 - the application of helical grooves 55 or Relay pads 56 on the support, throttle and dynamic sections 43, 42, 45 contributes to the formation of a gas-dynamic lubricant layer.

Фиг.9 - выполнение ребер жесткости 57, например, в виде выштамповок между уплотнительной оконечностью 12 и хвостовиком 4 обеспечивает необходимую жесткость частей щетинин-сегментов 37.Fig.9 - the implementation of the ribs 57, for example, in the form of stampings between the sealing tip 12 and the shank 4 provides the necessary rigidity of the parts of the bristle segments 37.

Фиг.1 - контактное взаимодействие щетинин 7 изменяется постановкой регулировочных прокладок 46 между частями корпуса 3, вызывающей взаимное осевое смещение опорного бурта 17 относительно донной поверхности 23 и соответствующее соотношение величин оконечностей 12 и хвостовиков 4.Figure 1 - contact interaction of the bristles 7 is changed by setting shims 46 between parts of the housing 3, causing mutual axial displacement of the support shoulder 17 relative to the bottom surface 23 and the corresponding ratio of the values of the extremities 12 and shanks 4.

Фиг.10 - низкотемпературные уплотнения высоких давлений выполняются, например, в виде манжеты 58, объединяющей щетинины 37, сильфон 59 и корпус 3, герметизированные эластомером 16, при этом на контактной поверхности щетинины могут быть выполнены желоба 41, 51, сообщенные через каналы 53 с рабочей средой полости 1 высокого давления, обеспечивающей бесконтактный режим скольжения подвижной поверхности 14.Figure 10 - low-temperature seals of high pressure are performed, for example, in the form of a sleeve 58, combining the bristles 37, the bellows 59 and the housing 3, sealed with elastomer 16, while on the contact surface of the bristles can be made grooves 41, 51, communicated through channels 53 with the working medium of the cavity 1 high pressure, providing a non-contact sliding mode of the moving surface 14.

Фиг.1 - в уплотнении, составленном из нескольких пучков 8, 9, 10, оптимальное дросселирование уплотняемой газовой среды обеспечивается выполнением в направлении стока уплотняемой среды каналов 20, 21 перепуска во втором и последующих пучках 9, 10 увеличивающейся площади проходного сечения.Figure 1 - in the seal, made up of several beams 8, 9, 10, the optimal throttling of the sealed gas medium is ensured by performing in the direction of the drain of the sealed medium the bypass channels 20, 21 in the second and subsequent bundles 9, 10 of an increasing passage area.

Claims

1. Brush seal for separating cavities of high and low pressure, comprising a housing in which shanks have at least one row of bristles assembled in at least one bundle with the possibility of displacement of their sealing extremities to mate with a movable contact surface, characterized in that the bristles mated in a single beam and mounted on the support collar of the groove of the housing with the ability to rotate to mate with the movable contact surface of the rotor sleeve, the channels of bypass between the beams and throttling channels from the high-pressure cavity with the ability to control the pressure of the medium to be sealed between the beams and, accordingly, in conjunction with the sealing ends with a movable contact surface.

2. The seal according to claim 1, characterized in that the bottom surface of the groove is made equally spaced from the top of the support shoulder with the possibility of moving the shanks along it and forming a volume communicated by a drainage channel with a low pressure cavity.

3. The seal according to claim 2, characterized in that each bristle is L-shaped, the contact surface of the shelf of which is concentric with the bottom surface of the groove and faces the high-pressure cavity.

4. Sealing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bristles are formed with eyelets, in which elastic mounting bracelets are installed, made in the form of rings or parts thereof with a centering lock and ensuring the completeness of the sealing bag during installation, as well as enlarged eye-stoppers installed in the housing niche and preventing the package from turning with a moving contact surface.

5. The seal according to claim 1, characterized in that the bristles with the body are combined into a node in which the shanks are sealed relative to the body of the bellows corrugation of elastomer.

6. The seal according to claim 1, characterized in that the seal consists of several beams that are separated by inter-beam cavities, while in the second and subsequent bundles of bristles, counting in the direction of flow of the medium to be sealed, bypass channels are made.

7. The seal according to claim 6, characterized in that, counting in the direction of the drain, the magnitude of the bypass control channel of the subsequent beam is greater than the bypass channel of the previous beam.

8. The seal according to claim 1, characterized in that the bristles are made of sheet material in the form of adjacent segments conjugated by Z-shaped joints in the area of the support shoulder of the housing, while the joints of the rows are offset and overlapped by segments of the adjacent row.

9. The seal according to claim 8, characterized in that the bristle shanks are conjugated and move along the bottom surface of the groove equally spaced from the top of the support collar and form the volume of the groove communicated by the drainage channel with the low-pressure cavity.

10. The seal according to claim 9, characterized in that each bristle is L-shaped, the contact surface of the shelf of which is concentric with the bottom surface of the groove and faces the high-pressure cavity.

11. The seal according to any one of paragraphs.8-10, characterized in that the bristle segments are combined in at least one block, while the shanks and sealing ends of the bristles are separated by slots with the formation of torsion bridges associated with the support collar of the housing.

12. The seal according to claim 8, characterized in that the sealing tip of the bristles in contact with the movable surface of the rotor hub is made in the form of a flipper developed along the contact surface and facing the low-pressure cavity.

13. The seal according to claim 8, characterized in that the tip of the bristle associated with the movable surface has a visor facing the high-pressure cavity.

14. The seal according to item 12, characterized in that on the fins of the tip of the bristles associated with the movable surface, a drainage groove is made that separates the throttle portion of the contact surface of the fins from the reference portion.

15. The seal according to item 13, wherein the groove separating the throttle portion of the contact surface of the visor from the dynamic section is made on the visor of the sealing end of the bristle mated to the movable surface.

16. The seal of claim 14, characterized in that at least in one of the sections: reference, throttle or dynamic - helical grooves or Relay pads are applied.

17. The seal according to claim 8, characterized in that the throttle bushing is made in the rotor bushing, communicating a clearance gap between the sealing ends of the bristles or bristle segments with a high pressure cavity.

18. The seal according to any one of paragraphs.8-10, characterized in that the sealing ends of the bristles are made of a U-shaped profile, facing the cavity to the high-pressure cavity, on which the sealing bristles are mounted, based on the remote visor boards.

19. The seal according to p. 18, characterized in that on the contact surfaces of the U-shaped profile of the bristles applied distribution grooves of the supporting sections, communicated through throttle channels with a high-pressure cavity.

20. The seal according to p. 18, characterized in that on the rotor sleeve there is a bowl of a slotted nozzle-damper type regulator, forming a slotted throttle clearance with a visor surface communicated through communication channels with dividing grooves of the supporting section made between the parts of the drainage groove.

21. The seal of claim 8, characterized in that between the shanks and the sealing ends made of stiffening ribs.

22. The seal according to claim 1, characterized in that between the supporting collar and the bottom surface of the groove of the housing, shims are installed, the magnitude of which interchanges the length of the shank and the sealing tip of the shield material during assembly.

23. The seal according to claim 1, characterized in that the bristles with the housing are combined into a unit in which the shanks are sealed relative to the housing of the bellows of the elastomer, and their sealing ends are associated with a movable surface and equipped with drainage and distribution channels, throttle channels or slotted gaps formed by a bowl of a slit regulator.