WO2004036094A1 - Sealing device - Google Patents

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WO2004036094A1
WO2004036094A1 PCT/EP2003/050693 EP0350693W WO2004036094A1 WO 2004036094 A1 WO2004036094 A1 WO 2004036094A1 EP 0350693 W EP0350693 W EP 0350693W WO 2004036094 A1 WO2004036094 A1 WO 2004036094A1
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WO
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pressure side
sealing
sealing device
pressure
holding plate
Prior art date
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PCT/EP2003/050693
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WO2004036094A8 (en
Inventor
Johnson Nicolas Campino
Jonas Hurter
Original Assignee
Alstom Technology Ltd.
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2004036094A8 publication Critical patent/WO2004036094A8/en

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    • 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
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
    • 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
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/324—Arrangements for lubrication or cooling of the sealing itself
    • 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
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    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F16J15/3292—Lamellar structures

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device according to the preamble of claim 1.
  • seals are well known in the art, for example in the form of brush seals.
  • the seal is attached to one of the components with a receiving side.
  • the bristles of a brush or another elastic sealant for example a rubber lip, are in contact with the second component on one seal side, as a result of which a sealing of the sealing gap is achieved.
  • a low-pressure side support plate supports the elastic
  • a holding plate on the high-pressure side holds the sealing means in cooperation with the holding plate on the low-pressure side in a desired position, the holding plate on the high-pressure side being designed in such a way that the sealing means in the receiving device formed in this way have a small amount of lateral play at the end on the sealing side, which enables a certain amount of deformation.
  • the sealing means are thus able to tolerances in the relative position of the two components defining the sealing gap to each other compensate. Due to their specific properties, seals of the type described are often used to seal components that are moved relative to one another, such as rotating shafts, against the housing.
  • US 6,139,019 proposes to provide a labyrinth seal upstream of a brush seal and to provide an expansion space between the labyrinth seal and the brush seal.
  • the labyrinth tips act as impact protection elements in that larger foreign bodies should break upon impact with the labyrinth tips. Only small foreign objects can pass through the labyrinth gaps. These are further delayed in the expansion space, so that the impact of the foreign body on the brush seal itself can no longer cause any serious damage.
  • the essence of the invention is therefore to provide pressure compensation openings in the impact protection element spaced from the low-pressure side holding plate. This avoids a high flow velocity over an edge of the impact protection element as well as a considerable pressure drop across the impact protection element. According to the design, the entire pressure difference is absorbed by the elastic sealant itself.
  • the pressure equalization openings are arranged such that the holding plate on the high-pressure side is in alignment, and the mass flow flowing through is directed to the holding plate on the high-pressure side.
  • This causes the elastic sealing element, such as a brush to be influenced by this flow, possibly also a vibration excitation "Flutter" of the sealing element, effectively avoided.
  • a brush or lamella or molded parts made of an elastic material, such as a polymer, are particularly suitable as the sealing element itself; in principle, the entire seal can also be a Simmering seal.
  • the seal according to the invention is advantageously used for sealing between a stationary housing and a rotating assembly, in particular in turbomachinery such as gas turbines.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a sealing device according to the invention as a brush seal
  • Figure 2 shows another embodiment of a sealing device according to the invention.
  • FIG. 1 A first embodiment of the invention is shown in FIG. 1.
  • the sealing device is designed here as a brush seal.
  • the sealing device is arranged for sealing between a rotating component or a rotating assembly 1 and a stationary component 2. Between the rotating assembly 1 and the fixed one Module 2 is a distance t, which is sealed by the sealing device.
  • the dimension t is referred to below as the nominal sealing gap dimension of the sealing device.
  • the sealing device is arranged in the fixed assembly so as not to subject the elastic sealing means to centrifugal forces.
  • the sealing device separates two spaces 3 and 4 of different pressure from each other; the pressure in room 3 is higher than the pressure in room 4. A leakage flow that occurs is accordingly oriented from right to left in the figure.
  • the sealing device has a fastening side on which it is fastened in a suitable manner in the stator 2, and a sealing side which is oriented towards the rotor.
  • the fastening side is located radially on the outside and the sealing side is located radially on the inside.
  • the sealing device furthermore has a high-pressure side which is oriented towards the space of higher pressure 3, that is to the right in the figure, and a low-pressure side which is oriented towards the space of lower pressure 4, on the left in the figure.
  • the sealing device has a base body 5, which is arranged on the fastening side and is fastened in the stator 2 when assembled.
  • a holding plate 6 on the low-pressure side covers almost the entire gap between the stator and the rotor, and leaves a small gap 13 open on the seal side, which is selected to be sufficiently large to avoid streaking of the holding plate 6 on the rotor 1 under normal operating conditions.
  • a brush 8 consisting of individual elastic bristles is arranged between the low-pressure side holding plate 6 and a high-pressure side holding plate 7, and touches the rotating assembly 1 on the sealing side.
  • the elastic sealing means in this case the brush 8, covers the gap between the rotating assembly 1 and the static assembly 2 completely from; a leakage flow primarily occurs between the individual bristles.
  • the low-pressure side holding plate 6 is drawn far towards the sealing side and has a flat surface towards the brush 8. So that the brush against the over
  • the high-pressure side holding plate 7 ends at a significantly greater distance from the seal side and is also shaped at the end on the seal side such that there is a distance from the brush 8. With this configuration, the pressure-side holding plate 7 takes over a guiding function for the brush 8, but it allows it to move on the side of the seal facing the rotating assembly 1 in order not to impair the overall elasticity of the brush. There is a distance to the high-pressure side by a dimension s from the high-pressure side holding plate 7
  • Impact protection element 9 The impact protection element 9, as well as the holding plates 6 and 7, are otherwise designed in one piece with the base body 5, which is done in a circumferential sealing device, for example by rotating the negative inner contour.
  • the one-piece design shown is by no means mandatory, it is a preferred one
  • the impact protection element 9 largely, preferably at least 75%, covers the entire gap formed between the rotating and the stationary assembly; the extension of the impact protection element to the sealing side, here in the radial direction, is thus preferably at least 75% of the dimension t, and leaves a gap 11 towards the rotating assembly 1 that is sufficiently large to allow a strip of the impact protection element 9 to be formed under reasonable operating conditions to avoid the rotating assembly 1.
  • Assembly 1 per se implies the effect of a labyrinth tip, that is, a pressure drop from the high-pressure chamber 3 to the cavity 10 formed between the high-pressure side holding plate 7 and the impact protection element 9.
  • This effect is undesirable in itself, however, since the sealing effect is due to the fact that it rests on the rotating assembly Brush should be achieved, and so undefined conditions for the brush can be achieved, up to highly turbulent flows of all places in the area of the actual formed between brush 8 and rotating assembly 1 sealing surface.
  • the entire impact protection element 9 can be excited to vibrations or even damage by a leakage flow flowing through the gap 11 at high speed.
  • pressure compensation openings for example in the form of bores 12, are therefore arranged in the impact protection element.
  • the pressure compensation openings are preferably arranged in the fastening-side third of the impact protection element, that is, in the installed state, close to the stationary assembly. Furthermore, the alignment of the pressure equalization openings 12 leads to the pressure-side holding plate 7. In this way, a flow flowing through the pressure equalization openings 12 does not hit and influence the brush 8, but rather hits the high-pressure side holding plate 7 and is braked there on this fixed component. In this way there is an increase in the pressure in the cavity 10, ideally up to the pressure on the high-pressure side 3. Because the impact protection element 9 essentially covers the entire space between the rotating assembly 1 and the stationary assembly 2 except for the gap 11, foreign objects transported with a flow cannot penetrate to the brush 8 and damage it.
  • the distance s of the impact protection element from 9 from the elastic sealing means 8 is preferably at least 50% of the nominal sealing gap dimension t of the sealing device.
  • the elastic sealant consists of an elastic molded part 14, which can be made of a polymer, for example.
  • the molded part has a substantially V-shaped lip 141 on the seal side. It can be seen that the lip experiences a contact pressure on the rotating assembly 1 due to the pressure difference, which supports the sealing effect; designs are also known in which a tongue inserted in the groove base of the lip 141 further increases the contact pressure.
  • the advantages of the embodiment come into play with an impact protection element 9, which has pressure equalization openings 12 and is spaced from the sealant on the high pressure side 3: the elastic sealing element 14 is protected from damage by foreign bodies, and the actual sealing arrangement is not disturbed by difficult-to-predict gap flows , and the entire pressure difference is designed to be absorbed by the elastic sealant.

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Abstract

The invention concerns a sealing device, or brush seal, wherein an elastic or brush sealing means (8) is arranged between a low pressure side retaining plate (6) and a high pressure side retaining plate (7) so as to seal a high pressure side (3) relative to a low pressure side (4) between two elements (1, 2), in particular mobile relative to each other. A shockproof element (9) is arranged towards the high pressure side spaced apart from the high pressure side retaining plate and covers more or less the entire jointing slot (t). In the shockproof element there is a pressure compensation aperture (12) which prevents the flow of residual leakage from suffering a pressure drop at the level of the shockproof element, thereby ensuring that the entire pressure differential is applied on the sealing means (8), which is thus definitely loaded.

Description

Dichtungsvorrichtung sealing device
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a sealing device according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Derartige Dichtungen sind, beispielsweise in der Ausgestaltung als Bürstendichtungen, im Stand der Technik wohlbekannt. Zur Abdichtung zwischen zwei Bauteilen wird die Dichtung mit einer Aufnahmeseite an einem der Bauteile befestigt. Die Borsten einer Bürste oder ein anderes elastisches Dichtmittel, beispielsweise eine Gummilippe, sind auf einer Dichtungsseite mit dem zweiten Bauteil in Kontakt, wodurch eine Abdichtung des Dichtspaltes erreicht wird. Eine niederdruckseitige Halteplatte stützt das elastischeSuch seals are well known in the art, for example in the form of brush seals. To seal between two components, the seal is attached to one of the components with a receiving side. The bristles of a brush or another elastic sealant, for example a rubber lip, are in contact with the second component on one seal side, as a result of which a sealing of the sealing gap is achieved. A low-pressure side support plate supports the elastic
Dichtmittel gegen Verformung durch die Druckdifferenz über die Dichtung ab. Eine hochdruckseitige Halteplatte hält die Dichtmittel im Zusammenwirken mit der niederdruckseitigen Halteplatte in einer Sollposition, wobei die hochdruckseitige Halteplatte derart ausgebildet ist, dass die Dichtmittel in der so gebildeten Aufnahmevorrichtung am dichtungsseitigen Ende ein geringes laterales Spiel aufweisen, wodurch ein gewisses Mass an Verformung ermöglicht wird. Die Dichtmittel sind damit in der Lage, Toleranzen in der Relativlage der beiden den Dichtspalt definierenden Bauteile zueinander auszugleichen. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften werden Dichtungen der beschriebenen Bauart häufig zur Abdichtung von relativ zueinander bewegten Bauteilen wie rotierenden Wellen gegen Gehäuse verwendet. Aufgrund der Elastizität der Dichtmittel sind gattungsgemässe Dichtungen in der Lage, auch bei vergleichsweise grossen Exzentritaten oder Unrundheiten eine gute Dichtwirkung aufzubauen. Gleichwohl muss vermerkt werden, dass beispielsweise die im Turbomachinenbau bei der Abdichtung von rotierenden Bauteilen auf grossem Durchmesser und bei hohen Drehzahlen häufig verwendeten Bürstendichtungen stets einen Leckagemassenstrom aufweisen; es wird bei dieser Dichtungsbauart dann auch häufig von einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite der Dichtung gesprochen, wobei sich dies auf die Strömungsrichtung des von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite orientierten Leckagestromes bezieht.Sealant against deformation due to the pressure difference across the seal. A holding plate on the high-pressure side holds the sealing means in cooperation with the holding plate on the low-pressure side in a desired position, the holding plate on the high-pressure side being designed in such a way that the sealing means in the receiving device formed in this way have a small amount of lateral play at the end on the sealing side, which enables a certain amount of deformation. The sealing means are thus able to tolerances in the relative position of the two components defining the sealing gap to each other compensate. Due to their specific properties, seals of the type described are often used to seal components that are moved relative to one another, such as rotating shafts, against the housing. Due to the elasticity of the sealant, generic seals are able to build up a good sealing effect even with comparatively large eccentricities or out-of-roundness. Nevertheless, it must be noted that, for example, the brush seals frequently used in turbomachine construction when sealing rotating components with a large diameter and at high speeds always have a leakage mass flow; In this type of seal it is then often spoken of an upstream and a downstream side of the seal, this relating to the direction of flow of the leakage flow oriented from the high pressure side to the low pressure side.
Den gattungsgemässen Dichtungen gemeinsam ist eine Empfindlichkeit auf herangetragene Fremdkörper, die durch einen Aufprall entweder das Dichtelement selbst beschädigen können, oder beim Aufprall auf die hochdruckseitige Halteplatte diese verformen, wodurch die Beweglichkeit des Dichtelementes beeinträchtigt und die Dichtwirkung vermindert wird. US 6,116,608 schlägt diesbezüglich vor, bei einer BürstendichtungCommon to the generic seals is a sensitivity to foreign bodies that can either damage the sealing element itself due to an impact, or deform the impact on the high-pressure side holding plate, thereby impairing the mobility of the sealing element and reducing the sealing effect. US 6,116,608 proposes in this regard, with a brush seal
Durchtrittsstellen vorzusehen, sowie Leitbleche, welche Fremdkörper durch diese Durchtrittsstellen leiten sollen. Es muss dabei unter Anderem mit einem vergrösserten Leckagestrom gerechnet werden. US 6,139,019 schlägt vor, stromauf einer Bürstendichtung eine Labyrinthdichtung vorzusehen, sowie einen Expansionsraum zwischen der Labyrinthdichtung und der Bürstendichtung vorzusehen. Die Labyrinthspitzen wirken als Prallschutzelemente, indem grössere Fremdkörper beim Aufprall auf die Labyrinthspitzen zerbrechen sollen. Nur kleine Fremdkörper können die Labyrinthspalte passieren. Diese werden weiterhin im Expansionsraum verzögert, so, dass der Aufprall der Fremdkörper auf die Bürstendichtung selbst jedenfalls keine ernsthaften Schäden mehr zu verursachen vermag. Auf der anderen Seite kann es vorkommen, dass der am Prallschutzelement vorbeiströmende beschleunigte Luftstrom das Prallschutzelement zum Schwingen anregt, oder auf das Dichtelement trifft und dessen Funktion stört. Weiterhin erfolgt ein Teil des Druckabbaus über die Dichtungsanordnung bereits über die Labyrinthdichtung, wodurch die Druckdifferenz über das elastische Dichtelement, im vorliegenden Fall über die Bürste, geringer ist, was dazu führen kann, dass sich das elastische Dichtelement nicht mehr sauber an der niederdruckseitigen Halteplatte und mit der Dichtseite an sein Gegenstück anlegt, was in der Konsequenz die Dichtwirkung negativ zu beeinflussen vermag. Zudem baut die vorgeschlagene Dichtungskonstruktion vergleichsweise gross.Provide passages, as well as baffles, which should guide foreign objects through these passages. Among other things, an increased leakage flow must be expected. US 6,139,019 proposes to provide a labyrinth seal upstream of a brush seal and to provide an expansion space between the labyrinth seal and the brush seal. The labyrinth tips act as impact protection elements in that larger foreign bodies should break upon impact with the labyrinth tips. Only small foreign objects can pass through the labyrinth gaps. These are further delayed in the expansion space, so that the impact of the foreign body on the brush seal itself can no longer cause any serious damage. On the other hand, it can happen that the impact protection element Accelerated airflow flowing past stimulates the impact protection element to vibrate, or strikes the sealing element and interferes with its function. Furthermore, part of the pressure reduction via the sealing arrangement already takes place via the labyrinth seal, as a result of which the pressure difference across the elastic sealing element, in the present case via the brush, is lower, which can lead to the elastic sealing element no longer being clean on the low-pressure side holding plate and with the sealing side against its counterpart, which consequently can negatively influence the sealing effect. In addition, the proposed seal construction is comparatively large.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Probleme des Standes der Technik vermeidet.It is therefore an object of the present invention to provide a sealing device of the type mentioned at the outset which avoids the problems of the prior art.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Dichtungsvorrichtung gelöst, welche die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.According to the invention, this object is achieved with a sealing device which has the entirety of the features of patent claim 1.
Kern der Erfindung ist es also, in dem von der niederdruckseitigen Halteplatte beabstandeten Prallschutzelement Druckausgleichsöffnungen vorzusehen. Damit wird eine hohe Strömungsgeschwindigkeit über eine Kante des Prallschutzelementes ebenso vermieden wie ein erheblicher Druckabfall über das Prallschutzelement. Die gesamte Druckdifferenz wird auslegungsgemäss vom elastischen Dichtmittel sebst aufgenommen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Druckausgleichsöffnungen so angeordnet, dass die hochdruckseitige Halteplatte in ihrer Flucht liegt, und der durchströmende Massenstrom auf die hochdruckseitige Halteplatte geleitet wird. Dadurch wird eine Beeinflussung des elastischen Dichtelementes, wie beispielsweise einer Bürste, durch diese Strömung, eventuell auch eine Schwingungsanregung zu "Flattern" des Dichtungselementes, wirkungsvoll vermieden. Als Dichtungselement selbst kommen insbesondere eine Bürste oder Lamellen oder Formteile aus einem elastischen Material, wie beispielsweise einem Polymer, in Frage; die gesamte Dichtung kann prinzipiell auch eine Simmeringdichtung sein.The essence of the invention is therefore to provide pressure compensation openings in the impact protection element spaced from the low-pressure side holding plate. This avoids a high flow velocity over an edge of the impact protection element as well as a considerable pressure drop across the impact protection element. According to the design, the entire pressure difference is absorbed by the elastic sealant itself. In an advantageous embodiment, the pressure equalization openings are arranged such that the holding plate on the high-pressure side is in alignment, and the mass flow flowing through is directed to the holding plate on the high-pressure side. This causes the elastic sealing element, such as a brush, to be influenced by this flow, possibly also a vibration excitation "Flutter" of the sealing element, effectively avoided. A brush or lamella or molded parts made of an elastic material, such as a polymer, are particularly suitable as the sealing element itself; in principle, the entire seal can also be a Simmering seal.
Die erfindungsgemässe Dichtung findet mit Vorteil zur Abdichtung zwischen einem stillstehenden Gehäuse und einer rotierenden Baugruppe, insbesondere in Turbomaschinen wie Gasturbinen, Anwendung.The seal according to the invention is advantageously used for sealing between a stationary housing and a rotating assembly, in particular in turbomachinery such as gas turbines.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen Figur 1 eine Ausführung einer erfindungsgemässen Dichtungsvorrichtung als Bürstendichtung; Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Dichtungsvorrichtung.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawing. 1 shows an embodiment of a sealing device according to the invention as a brush seal; Figure 2 shows another embodiment of a sealing device according to the invention.
Dabei sind die dargestellten Ausführungsbeispiele lediglich instruktiv und keinesfalls einschränkend zu verstehen.The exemplary embodiments shown are only to be understood as instructive and in no way restrictive.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 1 dargestellt. Die Dichtungsvorrichtung ist hier als Bürstendichtung ausgeführt. Die Dichtungsvorrichtung ist zur Abdichtung zwischen einem rotierenden Bauteil oder einer rotierenden Baugruppe 1 und einem feststehenden Bauteil 2 angeordnet. Zwischen der rotierenden Baugruppe 1 und der feststehenden Baugruppe 2 besteht ein Abstand t, welcher von der Dichtungsvorrichtung abgedichtet wird. Das Mass t wird im Folgenden als Nenn-Dichtspaltmass der Dichtungsvorrichtung bezeichnet. Die Dichtungsvorrichtung ist in der feststehenden Baugruppe angeordnet, um die elastischen Dichtmittel nicht mit Fliehkräften zu belasten. Die Dichtungsvorrichtung trennt zwei Räume 3 und 4 unterschiedlichen Druckes voneinander ab; der Druck im Raum 3 ist höher als der Druck im Raum 4. Eine auftretende Leckageströmung ist dementsprechend in der Figur von rechts nach links orientiert. Die Dichtungsvorrichtung weist eine Befestigungsseite auf, an der sie auf geeignete Weise im Stator 2 befestigt ist, sowie eine Dichtseite, welche zum Rotor hin orientiert ist. Bei einer in der Figur dargestellten umlaufenden Konfiguration liegt die Befestigungsseite radial aussen und die Dichtseite radial innen. Die Dichtungsvorrichtung weist weiterhin eine Hochdruckseite auf, welche zum Raum höheren Druckes 3, also in der Figur nach rechts, orientiert ist, sowie eine Niederdruckseite, welche zum Raum niedrigeren Druckes 4, in der Figur links, orientiert ist. Die Dichtungsvorrichtung weist einen Grundkörper 5 auf, der an der Befestigungsseite angeordnet ist, und bei montiertem Zustand im Stator 2 befestigt ist. Eine niederdruckseitige Halteplatte 6 deckt nahezu den gesamten Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor ab, und lässt dichtungsseitig einen kleinen Spalt 13 offen, der aber hinreichend gross gewählt ist, um unter normalen Betriebsbedingungen ein Streifen der Halteplatte 6 am Rotor 1 zu vermeiden. Eine aus einzelnen elastischen Borsten bestehende Bürste 8 ist zwischen der niederdruckseitigen Halteplatte 6 und einer hochdruckseitigen Halteplatte 7 angeordnet, und berührt dichtungsseitig die rotierende Baugruppe 1. Das elastische Dichtungsmittel, in diesem Falle die Bürste 8, deckt den Spalt zwischen der rotierenden Baugruppe 1 und der statischen Baugruppe 2 also vollständig ab; ein Leckagestrom erfolgt primär nur noch zwischen den einzelnen Borsten hindurch. Die niederdruckseitige Halteplatte 6 ist wie bereits erwähnt weit zur Dichtseite hin gezogen, und weist eine ebene Fläche zur Bürste 8 hin auf. Damit kann die Bürste gegen den über dieA first embodiment of the invention is shown in FIG. 1. The sealing device is designed here as a brush seal. The sealing device is arranged for sealing between a rotating component or a rotating assembly 1 and a stationary component 2. Between the rotating assembly 1 and the fixed one Module 2 is a distance t, which is sealed by the sealing device. The dimension t is referred to below as the nominal sealing gap dimension of the sealing device. The sealing device is arranged in the fixed assembly so as not to subject the elastic sealing means to centrifugal forces. The sealing device separates two spaces 3 and 4 of different pressure from each other; the pressure in room 3 is higher than the pressure in room 4. A leakage flow that occurs is accordingly oriented from right to left in the figure. The sealing device has a fastening side on which it is fastened in a suitable manner in the stator 2, and a sealing side which is oriented towards the rotor. In a circumferential configuration shown in the figure, the fastening side is located radially on the outside and the sealing side is located radially on the inside. The sealing device furthermore has a high-pressure side which is oriented towards the space of higher pressure 3, that is to the right in the figure, and a low-pressure side which is oriented towards the space of lower pressure 4, on the left in the figure. The sealing device has a base body 5, which is arranged on the fastening side and is fastened in the stator 2 when assembled. A holding plate 6 on the low-pressure side covers almost the entire gap between the stator and the rotor, and leaves a small gap 13 open on the seal side, which is selected to be sufficiently large to avoid streaking of the holding plate 6 on the rotor 1 under normal operating conditions. A brush 8 consisting of individual elastic bristles is arranged between the low-pressure side holding plate 6 and a high-pressure side holding plate 7, and touches the rotating assembly 1 on the sealing side. The elastic sealing means, in this case the brush 8, covers the gap between the rotating assembly 1 and the static assembly 2 completely from; a leakage flow primarily occurs between the individual bristles. As already mentioned, the low-pressure side holding plate 6 is drawn far towards the sealing side and has a flat surface towards the brush 8. So that the brush against the over
Dichtungsvorrichtung anliegenden Differenzdruck abgestützt werden. Im Zusammenwirken mit dem Differenzdruck und der Stützwirkung werden die Borsten der Bürste 8 bestmöglich mit der rotierenden Baugruppe 1 in Kontakt gehalten, und somit wird eine bestmögliche Dichtwirkung erzielt. Die hochdruckseitige Halteplatte 7 hingegen endet in deutlich grösserem Abstand zur Dichtungsseite, und ist am dichtungsseitigen Ende auch derart ausgeformt, dass ein Abstand zur Bürste 8 besteht. Durch diese Ausgestaltung übernimmt die druckseitige Halteplatte 7 zwar eine Führungsfunktion für die Bürste 8, erlaubt dieser aber eine Beweglichkeit am dichtungsseitigen, der rotierenden Baugruppe 1 zugewandten Seite, um die gesamthafte Elastizität der Bürste nicht zu beeinträchtigen. Zur Hochdruckseite hin um ein Mass s von der hochdruckseitigen Halteplatte 7 beabstandet befindet sich einSealing device applied differential pressure are supported. In cooperation with the differential pressure and the support effect, the Bristles of the brush 8 are kept in contact with the rotating assembly 1 as best as possible, and thus the best possible sealing effect is achieved. The high-pressure side holding plate 7, on the other hand, ends at a significantly greater distance from the seal side and is also shaped at the end on the seal side such that there is a distance from the brush 8. With this configuration, the pressure-side holding plate 7 takes over a guiding function for the brush 8, but it allows it to move on the side of the seal facing the rotating assembly 1 in order not to impair the overall elasticity of the brush. There is a distance to the high-pressure side by a dimension s from the high-pressure side holding plate 7
Prallschutzelement 9. Das Prallschutzelement 9 wie auch die Halteplatten 6 und 7 sind im Übrigen einstückig mit dem Grundkörper 5 ausgestaltet, was bei einer umlaufenden Dichtungsvorrichtung beispielsweise durch Drehen der Negativ-Innenkontur erfolgt. Obschon die dargestellte einstückige Ausführung keineswegs zwingend ist, handelt es sich um eine bevorzugteImpact protection element 9. The impact protection element 9, as well as the holding plates 6 and 7, are otherwise designed in one piece with the base body 5, which is done in a circumferential sealing device, for example by rotating the negative inner contour. Although the one-piece design shown is by no means mandatory, it is a preferred one
Ausführungsform; gerade bei sehr grossen Ausführungen kann aber auch eine gebaute Ausführung sinnvoll und vorteilhaft sein. Das Prallschutzelement 9 deckt weitgehend, bevorzugt zu wenigstens 75%, den gesamten zwischen der rotierenden und der stationären Baugruppe gebildeten Spalt ab; die Erstreckung des Prallschutzelementes zur Dichtseite hin, hier in radialer Richtung, ist also bevorzugt wenigstens 75% des Masses t, und lässt zur rotierenden Baugruppe 1 hin einen Spalt 11 frei, der ausreichend gross ist, um unter vernünftigen Betriebsbedingungen ein Streifen des Prallschutzelementes 9 an der rotierenden Baugruppe 1 zu vermeiden. Der kleine verbleibende freie Querschnitt zwischen dem Prallschutzelement 9 und der rotierendenembodiment; Especially with very large versions, a built version can also be useful and advantageous. The impact protection element 9 largely, preferably at least 75%, covers the entire gap formed between the rotating and the stationary assembly; the extension of the impact protection element to the sealing side, here in the radial direction, is thus preferably at least 75% of the dimension t, and leaves a gap 11 towards the rotating assembly 1 that is sufficiently large to allow a strip of the impact protection element 9 to be formed under reasonable operating conditions to avoid the rotating assembly 1. The small remaining free cross section between the impact protection element 9 and the rotating one
Baugruppe 1 impliziert an sich die Wirkung einer Labyrinthspitze, das heisst, einen Druckabfall vom Hochdruckraum 3 zu der zwischen der hochdruckseitigen Halteplatte 7 und dem Prallschutzelement 9 gebildeten Kavität 10. Diese Wirkung ist aber an sich unerwünscht da die Dichtwirkung durch die auf der rotierenden Baugruppe aufliegende Bürste erzielt werden soll, und so Undefinierte Bedingungen für die Bürste erreicht werden, bis hin zu hochturbulenten Strömungen ausgerechnet im Bereich der eigentlichen zwischen Bürste 8 und rotierender Baugruppe 1 gebildeten Dichtfläche. Weiterhin kann durch einen mit hoher Geschwindigkeit den Spalt 11 durchströmenden Leckagestrom das gesamte Prallschutzelement 9 zu Schwingungen bis hin zur Beschädigung angeregt werden. Erfindungsgemäss sind daher in dem Prallschutzelement Druckausgleichsöffnungen, beispielsweise in Form von Bohrungen 12, angeordnet. Die Druckausgleichöffnungen sind bevorzugt im befestigungsseitigen Drittel des Prallschutzelements, das heisst, im eingebauten Zustand nahe an der stationären Baugruppe, angeordnet. Weiterhin führt die Flucht der Druckausgleichsöffnungen 12 auf die druckseitige Halteplatte 7. Auf diese Weise trifft eine die Druckausgleichsöffnungen 12 durchströmende Strömung nicht auf die Bürste 8 und beeinflusst diese negativ, sondern trifft auf die hochdruckseitige Halteplatte 7 und wird dort an diesem festen Bauteil abgebremst. Es erfolgt auf diese Weise eine Erhöhung des Druckes in der Kavität 10, idealerweise bis auf den Druck auf der Hochdruckseite 3. Dadurch, dass das Prallschutzelement 9 im Wesentlichen bis auf den Spalt 11 den gesamten Zwischenraum zwischen rotierender Baugruppe 1 und stationärer Baugruppe 2 abdeckt, können mit einer Strömung herantransportierte Fremdkörper nicht zur Bürste 8 vordringen und diese beschädigen. Auch ein Aufprall eines Fremdkörpers auf die hochdruckseitige Halteplatte 7 wird vermieden. Sollte hingegen ein Aufprall eins Fremdkörpers das Prallschutzelement 9 beschädigen und verbiegen, so gewährleistet der Abstand s, den das Prallschutzelement 9 von der eigentlichen Dichtung hat, dass das verformte Prallschutzelement 9 die Wirkung der Bürste oder allgemein eines elastischen Dichtungsmittels nicht beispielsweise durch mechanische Blockierung beeinträchtigt. Der Abstand s des Prallschutzelementes vom 9 vom elastischen Dichtmittel 8 beträgt bevorzugt wenigstens 50% des Nenn-Dichtspaltmasses t der Dichtungsvorrichtung.Assembly 1 per se implies the effect of a labyrinth tip, that is, a pressure drop from the high-pressure chamber 3 to the cavity 10 formed between the high-pressure side holding plate 7 and the impact protection element 9. This effect is undesirable in itself, however, since the sealing effect is due to the fact that it rests on the rotating assembly Brush should be achieved, and so undefined conditions for the brush can be achieved, up to highly turbulent flows of all places in the area of the actual formed between brush 8 and rotating assembly 1 sealing surface. Furthermore, the entire impact protection element 9 can be excited to vibrations or even damage by a leakage flow flowing through the gap 11 at high speed. According to the invention, pressure compensation openings, for example in the form of bores 12, are therefore arranged in the impact protection element. The pressure compensation openings are preferably arranged in the fastening-side third of the impact protection element, that is, in the installed state, close to the stationary assembly. Furthermore, the alignment of the pressure equalization openings 12 leads to the pressure-side holding plate 7. In this way, a flow flowing through the pressure equalization openings 12 does not hit and influence the brush 8, but rather hits the high-pressure side holding plate 7 and is braked there on this fixed component. In this way there is an increase in the pressure in the cavity 10, ideally up to the pressure on the high-pressure side 3. Because the impact protection element 9 essentially covers the entire space between the rotating assembly 1 and the stationary assembly 2 except for the gap 11, foreign objects transported with a flow cannot penetrate to the brush 8 and damage it. Impact of a foreign body on the high-pressure side holding plate 7 is also avoided. If, on the other hand, an impact of a foreign body damages and bends the impact protection element 9, the distance s that the impact protection element 9 has from the actual seal ensures that the deformed impact protection element 9 does not impair the effect of the brush or an elastic sealant in general, for example by mechanical blocking. The distance s of the impact protection element from 9 from the elastic sealing means 8 is preferably at least 50% of the nominal sealing gap dimension t of the sealing device.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemässen2 shows a further embodiment of an inventive one
Dichtungsvorrichtung dargestellt. Eine detaillierte Beschreibung erübrigt sich im Lichte der Beschreibung der Figur 1. Das elastische Dichtmittel besteht aus einem elastischen Formteil 14, welches beispielsweise aus einem Polymer gefertigt sein kann. Das Formteil weist dichtungsseitig eine im Wesentlichen V- förmig ausgebildete Lippe 141 auf. Es ist ersichtlich dass die Lippe aufgrund der Druckdifferenz einen Anpressdruck auf die rotierende Baugruppe 1 erfährt, welcher die Dichtwirkung unterstützt; es sind auch Bauformen bekannt, bei denen eine im Nutgrund der Lippe 141 eingelegte Feder den Anpressdruck weiter erhöht. Auch bei dieser Ausgestaltung kommen die Vorteile der Ausgestaltung mit einem zur Hochdruckseite 3 hin vom Dichtmittel beabstandeten Prallschutzelement 9, welches Druckausgleichsöffnungen 12 aufweist, zum Tragen: Das elastische Dichtungselement 14 wird vor Beschädigung durch Fremdkörper geschützt, die eigentliche Dichtungsanordnung wird nicht von schwer vorhersehbaren Spaltströmungen gestört, und die gesamte Druckdifferenz wird auslegungsgemäss von dem elastischen Dichtmittel aufgenommen.Sealing device shown. A detailed description is unnecessary in the light of the description of Figure 1. The elastic sealant consists of an elastic molded part 14, which can be made of a polymer, for example. The molded part has a substantially V-shaped lip 141 on the seal side. It can be seen that the lip experiences a contact pressure on the rotating assembly 1 due to the pressure difference, which supports the sealing effect; designs are also known in which a tongue inserted in the groove base of the lip 141 further increases the contact pressure. In this embodiment, too, the advantages of the embodiment come into play with an impact protection element 9, which has pressure equalization openings 12 and is spaced from the sealant on the high pressure side 3: the elastic sealing element 14 is protected from damage by foreign bodies, and the actual sealing arrangement is not disturbed by difficult-to-predict gap flows , and the entire pressure difference is designed to be absorbed by the elastic sealant.
Im Lichte der Beschreibung der Erfindung erschlissen sich dem Fachmann zwanglos andere Ausführungsformen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung, und insbesondere auch andere Möglichkeiten zur Ausführung des elastischen Dichtmittels als die in den Ausführungsbeispielen gezeigten.In the light of the description of the invention, other embodiments of the invention characterized in the claims are opened up to the person skilled in the art, and in particular also other possibilities for executing the elastic sealant than those shown in the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 rotierende Baugruppe1 rotating assembly
2 stationäre Baugruppe2 stationary assembly
3 Seite höheren Druckes3 side higher pressure
4 Seite niedrigeren Druckes 5 Grundkörper4 side of lower pressure 5 main body
6 niederdruckseitige Halteplatte6 holding plate on the low pressure side
7 hochdruckseitige Halteplatte 8 elastisches Dichtmittel, Bürste7 high-pressure side holding plate 8 elastic sealant, brush
9 Prallschutzelement9 impact protection element
10 Kavität10 cavity
11 Spalt 12 Druckausgleichöffnung11 gap 12 pressure equalization opening
13 Spalt13 gap
14 elastisches Dichtmittel, Formteil 141 Lippe14 elastic sealant, molded part 141 lip
s Abstand des Prallschutzelementes vom Dichtungselement t Nenn-Dichtspaltmass s Distance of the impact protection element from the sealing element t Nominal sealing gap

Claims

Patentansprüche claims
1. Dichtungsvorrichtung, mit einer Niederdruckseite, einer Hochdruckseite, einer Befestigungsseite, und einer Dichtungsseite, welche Dichtungsvorrichtung umfasst eine niederdruckseitige Halteplatte (6) und eine hochdruckseitige Halteplatte (7); wenigstens ein elastisches Dichtmittel (8, 14), welches zwischen der hochdruckseitigen und der niederdruckseitigen Halteplatte angeordnet ist, und welches ein frei bewegliches dichtungsseitiges Ende aufweist; ein Prallschutzelement (9), welches zum hochdruckseitigen Raum (3) hin von der hochdruckseitigen Halteplatte (7) beabstandet angeordnet ist, und welches im wesentlichen den gesamten Dichtungsspalt (t) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallschutzelement (9) Druckausgleichsöffnungen (12) aufweist.1. Sealing device, with a low-pressure side, a high-pressure side, a fastening side, and a sealing side, which sealing device comprises a holding plate (6) on the low-pressure side and a holding plate (7) on the high-pressure side; at least one elastic sealing means (8, 14) which is arranged between the high-pressure side and the low-pressure side holding plate and which has a freely movable end on the seal side; an impact protection element (9) which is arranged at a distance from the high-pressure side holding plate (7) towards the high-pressure side space (3) and which essentially covers the entire sealing gap (t), characterized in that the impact protection element (9) has pressure compensation openings (12) having.
2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtmittel wenigstens eine Bürste (8) ist.2. Sealing device according to claim 1, characterized in that the elastic sealing means is at least one brush (8).
3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtmittel ein Formteil (14) aus einem elastischen Material ist.3. Sealing device according to claim 1, characterized in that the elastic sealing means is a molded part (14) made of an elastic material.
4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Dichtmittel aus einer Vielzahl von Lamellen besteht.4. Sealing device according to claim 1, characterized in that the elastic sealant consists of a plurality of fins.
5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung eine Simmeringdichtung ist. 5. Sealing device according to claim 1, characterized in that the sealing device is a Simmering seal.
6. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichöffnungen (12) im befestigungsseitigen Drittel des Prallschutzelementes (9) angeordnet sind.6. Sealing device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure compensation openings (12) are arranged in the fastening-side third of the impact protection element (9).
7. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flucht der Druckausgleichöffnungen (12) die hochdruckseitige Halteplatte (7) angeordnet ist.7. Sealing device according to one of the preceding claims, characterized in that the high-pressure side holding plate (7) is arranged in the alignment of the pressure compensation openings (12).
8. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (s) des Prallschutzelementes (9) vom8. Sealing device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (s) of the impact protection element (9) from
Dichtmittel (8; 14) wenigstens 50% des abzudichtenden Spaltmasses beträgt. Sealant (8; 14) is at least 50% of the gap to be sealed.
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