RU2719753C1 - Brush seal - Google Patents
Brush seal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719753C1 RU2719753C1 RU2019138083A RU2019138083A RU2719753C1 RU 2719753 C1 RU2719753 C1 RU 2719753C1 RU 2019138083 A RU2019138083 A RU 2019138083A RU 2019138083 A RU2019138083 A RU 2019138083A RU 2719753 C1 RU2719753 C1 RU 2719753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brush
- wires
- bracelet
- seal
- annular
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в любых устройствах, где требуется исключить или снизить перетечки уплотняемой среды из одной полости в другую, расположенные между элементами конструкции. Устройство может быть использовано для уплотнения воздушных (газовых) или масляных полостей.The invention relates to mechanical engineering and can be used in any device where it is necessary to eliminate or reduce the leakage of the medium being sealed from one cavity to another, located between the structural elements. The device can be used to seal air (gas) or oil cavities.
Для уплотнения полостей, расположенных между элементами конструкции, распространение получили щеточные уплотнения. При уплотнении полостей ставится задача исключения или существенного снижения перетечек уплотняемой среды из одной полости в другую. При этом перетечки возникают не только через зазор между частями механизма, но и через элементы конструкции уплотнения. Перетечки через зазор можно снизить, уменьшая величину зазора. А перетечки через элементы конструкции щеточного уплотнения - через проволочки, образующие щетку, - уменьшая зазор между этими проволочками.To seal the cavities located between the structural elements, brush seals have become widespread. When compacting the cavities, the task is to eliminate or significantly reduce the leakage of the medium being sealed from one cavity to another. In this case, overflows arise not only through the gap between the parts of the mechanism, but also through the structural elements of the seal. Overflows through the gap can be reduced by reducing the size of the gap. And the flow through the design elements of the brush seal - through the wires forming the brush - reducing the gap between these wires.
Известно уплотняющее устройство для турбины высокого давления турбомашины (RU 2296866) содержащее щеточное уплотнение образованное эластичными уплотняющими волокнами, причем у каждого волокна имеется основной участок и второй участок, соединенные изогнутым участком, отличающееся тем, что дополнительно содержит изогнутую в сечении гибкую прокладку, которая имеет свободный конец, упирающийся одновременно в волокна щеточного уплотнения и в уплотняемую поверхность так, что концы волокон щеточного уплотнения постоянно соприкасаются с уплотняемой поверхностью.A sealing device for a high-pressure turbine of a turbomachine (RU 2296866) is known, comprising a brush seal formed by elastic sealing fibers, each fiber having a main section and a second section connected by a curved section, characterized in that it further comprises a flexible gasket curved in cross section, which has a free an end that abuts simultaneously the fibers of the brush seal and the sealing surface so that the ends of the fibers of the brush seal are constantly in contact with the seal yaemoy surface.
Конструкция такого устройства обладает следующими недостатками: волокна уплотнения уложены произвольно, что приводит к появлению зазоров между волокнами на разных радиусах расположения этих волокон и не обеспечивает надежного уплотнения полостей. Кроме того, наличие дополнительных элементов, таких как гибкая прокладка, усложняет конструкцию и удорожает производство таких уплотнений.The design of such a device has the following disadvantages: the sealing fibers are laid arbitrarily, which leads to the appearance of gaps between the fibers at different radii of these fibers and does not provide reliable sealing of the cavities. In addition, the presence of additional elements, such as flexible gaskets, complicates the design and increases the cost of production of such seals.
Известен узел многостержневого щеточного уплотнения для роторных установок (RU 2309314), содержащий удлиненный держатель стержня щетки, по меньшей мере, три удлиненных блока стержня щетки, плотно соединенных вместе в упомянутом держателе стержней щетки, образуя единый узел, при этом множество блоков стержня щетки плотно соединено в шахматном порядке в держателе стержней щетки, причем каждый упомянутый блок стержня щетки содержит держатель щетины, и множество щетинок, соединенных с держателем щетины.Known multi-rod brush seal assembly for rotor installations (RU 2309314), containing an elongated brush rod holder, at least three elongated brush rod blocks, tightly joined together in said brush rod holder, forming a single unit, while many brush rod blocks are tightly connected staggered in the holder of the brush rods, each said brush rod block comprising a bristle holder and a plurality of bristles connected to the bristle holder.
Конструкция такого щеточного уплотнения обладает следующими недостатками:The design of such a brush seal has the following disadvantages:
Щетинки уплотнения расположены в держателе без изгиба самих щетинок, что неизбежно приводит к появлению зазоров между щетинками на разных радиусах расположения щетинок и не обеспечивает надежного уплотнения полостей из-за протечек уплотняемой среды между щетинками. Кроме того, такая конструкция требует достаточно много места для монтажа, что существенно ограничивает возможности ее применения.The seal bristles are located in the holder without bending the bristles themselves, which inevitably leads to gaps between the bristles at different radii of the bristles and does not provide reliable sealing of cavities due to leaks of the medium being sealed between the bristles. In addition, this design requires a lot of space for installation, which significantly limits the possibilities of its application.
Известно принятое за прототип динамическое щеточное уплотнение (RU 2454558), образованное неметаллическими щетинками, содержащее кожух для щетинок, закрепленный на роторе или на статоре и отличающееся тем, что щетинки опираются на статор или ротор с наклоном со стороны уплотнения с меньшим давлением.Known for the prototype is a dynamic brush seal (RU 2454558) formed by non-metallic bristles, containing a casing for bristles, mounted on the rotor or on the stator and characterized in that the bristles are supported on the stator or rotor with an inclination from the sealing side with lower pressure.
Конструкция такого уплотнения обладает следующими недостатками:The design of such a seal has the following disadvantages:
Щетинки уплотнения уложены в тангенциальном направлении произвольно, что неизбежно приводит к появлению зазоров между щетинками на разных радиусах расположения щетинок и не обеспечивает надежного уплотнения полостей из-за протечек уплотняемой среды между щетинками. Кроме того, использование неметаллических щетинок не позволяет использовать такое уплотнение при высоких температурах.The sealing bristles are laid in a tangential direction arbitrarily, which inevitably leads to the appearance of gaps between the bristles at different radii of the bristles and does not provide reliable sealing of cavities due to leaks of the sealing medium between the bristles. In addition, the use of non-metallic bristles does not allow the use of such a seal at high temperatures.
Технический результат, заключающийся в обеспечении надежного уплотнения полостей между вращающимися и неподвижными элементами конструкции различных механизмов, в том числе работающих в условиях высоких температур достигается тем, что согласно изобретению щеточное уплотнение содержит устанавливаемый на статоре кольцевой браслет-щетку, состоящий из тонких металлических проволочек, и втулку, которая устанавливается на ротор напротив радиальной щетки, причем проволочки браслета-щетки уложены в плоскости перпендикулярной оси вращения в радиальном направлении и закреплены в кольцевой металлической обойме, при этом образующие щетку проволочки согнуты в форме эвольвенты.The technical result, which consists in ensuring reliable sealing of cavities between rotating and stationary structural members of various mechanisms, including those operating at high temperatures, is achieved by the fact that according to the invention, the brush seal comprises an annular brush bracelet mounted on a stator, consisting of thin metal wires, and a sleeve that is mounted on the rotor opposite the radial brush, and the wires of the bracelet-brush are laid in a plane perpendicular to the axis of rotation in the radial direction and fixed in an annular metal cage, while the wires forming the brush are bent in the form of an involute.
Эвольвента обладает свойством постоянства расстояния (в том числе равного нулю) между двумя одинаковыми кривыми (эвольвентами) вдоль самих этих эвольвент, построенных от одного центра и от одного радиуса. Если проволочки уплотнения браслетного типа уложены по кругу в радиальном направлении в плоскости перпендикулярной оси ротора, то минимальный (в том числе нулевой) зазор, а, следовательно, и минимальные перетечки уплотняемой среды между проволочками, обеспечиваются при изгибании этих проволочек только по форме эвольвенты. Таким образом, изгиб проволочек по эвольвенте позволяет минимизировать зазор между отдельными проволочками вплоть до нулевого.An involute has the property of constant distance (including zero) between two identical curves (involutes) along these involutes themselves, constructed from one center and one radius. If the bracelet-type seal wires are laid in a circle in a radial direction in the plane of the perpendicular axis of the rotor, then the minimum (including zero) clearance, and, therefore, the minimum leakage of the medium to be sealed between the wires, is provided when these wires are bent only in the shape of the involute. Thus, the bending of the wires along the involute allows you to minimize the gap between the individual wires up to zero.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
Фиг. 1 - щеточное уплотнение с кольцевым браслетом,FIG. 1 - brush seal with an annular bracelet,
Фиг. 2 - щеточное уплотнение с кольцевым браслетом из двух рядов,FIG. 2 - brush seal with an annular bracelet from two rows,
Фиг. 3 - щеточное уплотнение с кольцевым браслетом в виде двух рядов отдельных сегментовFIG. 3 - brush seal with an annular bracelet in the form of two rows of separate segments
гдеWhere
1 - проволочная щетка;1 - wire brush;
2 - обойма;2 - clip;
3 - втулка.3 - sleeve.
Щеточное уплотнение предназначено для минимизации перетечек уплотняемой среды с одной стороны уплотнения на другую и содержит устанавливаемый на статоре кольцевой браслет-щетку, состоящий из тонких металлических проволочек, и втулку, которая устанавливается на ротор напротив радиальной щетки. Кольцевая браслет-щетка включает обойму 2 с проволочной щеткой 1 и устанавливается на статоре. А на роторе напротив проволочной щетки 1 устанавливается втулка 3.The brush seal is designed to minimize the leakage of the medium being sealed from one side of the seal to the other and contains a ring brush-bracelet installed on the stator, consisting of thin metal wires, and a sleeve that is mounted on the rotor opposite the radial brush. Ring bracelet-brush includes a
Под действием перепада давления между уплотняемыми полостями уплотняемая среда перетекает через зазор между проволочной щеткой 1 и втулкой 3, а также через зазоры между проволочками щетки 1. Минимизация перетечек достигается за счет уменьшения зазора между щеткой 1 и втулкой 3, а также за счет уменьшения зазора между отдельными проволочками, что в свою очередь достигается за счет изгиба проволочек щетки по форме эвольвенты и монтажа этих проволочек в обойме с минимальным (вплоть до нулевого) зазором.Under the action of the pressure differential between the sealing cavities, the medium being sealed flows through the gap between the
Перетечки через зазор между щеткой 1 и втулкой 3 определяются перепадом давления между полостями и величиной этого зазора, т.е. конструктивными особенностями устройства, в котором установлено уплотнение. Изгиб проволочек щетки по форме эвольвенты и монтаж этих проволочек в обойме 2 с минимальным (возможно нулевым) зазором позволяет существенно снизить перетечки уплотняемой среды через зазоры между проволочками щетки 1, и, следовательно, снизить общие суммарные перетечки уплотняемой среды через узел уплотнения в сборе.The crossflows through the gap between the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138083A RU2719753C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Brush seal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138083A RU2719753C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Brush seal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719753C1 true RU2719753C1 (en) | 2020-04-23 |
Family
ID=70415450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019138083A RU2719753C1 (en) | 2019-11-25 | 2019-11-25 | Brush seal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719753C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218458U1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-05-26 | Антон Владимирович Новиков | Rotor brush seal |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5400586A (en) * | 1992-07-28 | 1995-03-28 | General Electric Co. | Self-accommodating brush seal for gas turbine combustor |
RU2296866C2 (en) * | 2004-01-12 | 2007-04-10 | Снекма Моторс | Sealing device for high-pressure turbine |
RU2309314C2 (en) * | 2002-06-27 | 2007-10-27 | Дженерал Электрик Компани | Multiple rod brush sealing unit for rotor apparatus (versions) |
RU2454558C2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-06-27 | Снекма | Dynamic brush seal, turbine with said seal and gas turbine engine |
-
2019
- 2019-11-25 RU RU2019138083A patent/RU2719753C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5400586A (en) * | 1992-07-28 | 1995-03-28 | General Electric Co. | Self-accommodating brush seal for gas turbine combustor |
RU2309314C2 (en) * | 2002-06-27 | 2007-10-27 | Дженерал Электрик Компани | Multiple rod brush sealing unit for rotor apparatus (versions) |
RU2296866C2 (en) * | 2004-01-12 | 2007-04-10 | Снекма Моторс | Sealing device for high-pressure turbine |
RU2454558C2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-06-27 | Снекма | Dynamic brush seal, turbine with said seal and gas turbine engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218458U1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-05-26 | Антон Владимирович Новиков | Rotor brush seal |
RU218459U1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-05-26 | Антон Владимирович Новиков | brush seal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5100752B2 (en) | Brush type leak-proof device in fluid machinery | |
CN102705019B (en) | For the seal arrangement of turbine blade rotated | |
RU2598620C2 (en) | Sealing assembly for turbine machine (versions) | |
US20150001812A1 (en) | Labyrinth seal for turbines | |
JPWO2008004590A1 (en) | Brush seal device | |
RU2012103747A (en) | SEALING ASSEMBLY AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
JP6023272B2 (en) | Brush seal assembly | |
KR101812402B1 (en) | Hybrid sealing structure of a turbine | |
RU2719753C1 (en) | Brush seal | |
JP4224210B2 (en) | Packing device and method of using packing device | |
CN110645357A (en) | Radial multi-lip supporting oil seal device | |
CN110553037A (en) | Radial multi-lip labyrinth seal device for rotating shaft | |
KR20170047800A (en) | Assembly for turbine's sealing | |
KR101329622B1 (en) | Hybrid sealing apparatus for turbine | |
CN210890099U (en) | Axial multi-lip sealing device for rotating shaft | |
CN110594414B (en) | Axial multi-lip labyrinth seal device for rotating shaft | |
US20160290511A1 (en) | Shaft seal and method for producing same | |
RU63892U1 (en) | LABYRINTH SEAL | |
RU2334881C2 (en) | Steam turbine (versions) | |
CN107630721B (en) | Equal-split circumference spliced brush type seal | |
US2367134A (en) | Steam chest construction | |
CN216112166U (en) | Combined labyrinth sealing device | |
CN110645355B (en) | Flow guide type combined labyrinth sealing device | |
CN211778979U (en) | Anti-deflection multi-lip sealing device for ball mill | |
RU2017122913A (en) | The mounting location of the rotor blades of the booster rotor and fifth-generation aircraft engine compressor, the booster rotor and the high-pressure compressor rotor of the fifth generation aircraft engine with rotor blades secured with dovetail locks in the ring grooves of these devices, a method of assembling the mounting location of the rotor rotor rotor blades of the booster and compressor |