DE3836474A1 - Buerstendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstendichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine herkömmliche Bürstendichtung ist beispielsweise in der GB-PS 14 50 553 beschrieben. Eine solche herkömmliche Bür­ stendichtung besteht aus zwei Stirnplatten und den dazwischen angeordneten Borsten, die unter einem Winkel von etwa 45° zur Tangente der Stirnplatten vom Innen- oder Außenumfang der Stirnplatten vorspringen. Die Borsten sind mit den Stirnplatten durch Verschweißen oder Hartverlöten oder auf andere geeignete Weise stoffschlüssig verbunden.

Solche Bürstendichtungen dienen dazu, den Radialspalt zwischen zwei relativ zueinander umlaufenden Bauteilen abzu­ dichten. Eine bekannte Anwendungsmöglichkeit einer solchen Bürstendichtung sind Gasturbinen, wobei die Bürstendichtung an einem Bauteil befestigt ist und deren Borsten mit einem anderen Bauteil, beispielsweise einer Welle, zusammenwirken. Veränderungen der radialen Spaltbreite zwischen den beiden Bauteilen aufgrund von Wärmedehnungen oder Fliehkraftein­ flüssen werden normalerweise durch entsprechendes Ausbiegen der Borsten aufgenommen. Unter normalen Betriebsbedingungen sind die Borsten in der Dichtungsebene biegefähig. Wenn jedoch eine übermäßige Verringerung des Radialspalts zwischen der Welle und dem die Dichtung tragenden Bauteil, also ein übermäßiger Druck der Wellenumfangsfläche auf die Borsten stattfindet, neigen die Borsten zum Ausspreizen entlang der Welle. Die Wirksamkeit der Dichtung wird dann durch Axial­ bewegung der Borsten zeitweise verringert, und die Borsten können dabei eine bleibende Verformung erleiden, welche sowohl die Wirksamkeit der Dichtung auf Dauer als auch ihre Standzeit beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bürsten­ dichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die ein wesentlich größeres Maß an radialer Dichtspaltverengung als herkömmliche Bürstendichtungen erlaubt, d.h. eine Bürstendichtung zu schaffen, bei welcher das bei herkömm­ lichen Bürstendichtungen nachteilige Verhalten zumindest weitgehend nicht mehr auftritt und die Borsten eine stärkere radiale Dichtspaltverengung aufnehmen können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Bürstendichtung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine herkömmliche Bürstendichtung im Axialschnitt,

Fig. 2 eine Bürstendichtung nach der Erfin­ dung in Stirnansicht, und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2 markierten Ausschnitts.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Bürstendichtung 10 bestehend aus zwei ringförmigen Stirnplatten 12 und 14 und dazwischen angeordneter, dicht gepackter Borsten 16. Die Borsten 16 ragen etwa radial von den Stirnplatten einwärts und wirken mit ihren freien Enden mit einem umlaufenden Bauteil zusammen, gegen welches die Abdichtung herzustellen ist, beispielsweise mit einer Welle 18. Bei radialer Ausdehnung ε der Welle über das Maß hinaus, für welches die Bürsten­ dichtung 10 ausgelegt ist, bewirkt der dann auftretende Druck auf die Borsten 16, daß diese sich in Richtung der Pfeile A beiderseits axial entlang der Welle 18 ausspreizen.

Dadurch wird die Dichtwirkung der Bürstendichtung drastisch herabgesetzt. In manchen Fällen findet dabei auch eine bleibende Verformung der Borsten 16 statt, mit dem Ergebnis, daß die Dichtwirkung dann auch unter normalen Betriebsbe­ dingungen beträchtlich verringert und auch die Standzeit der Bürstendichtung wesentlich verkürzt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Bürstendichtung nach der Erfin­ dung. Demgemäß besteht das Borstenpaket der Bürstendich­ tung 10 aus zwei oder mehr Segmenten 20 dicht gepackter Borsten, wobei die einzelnen Segmente jeweils um einen gewissen umfangsmäßigen Spalt G in Umfangsrichtung voneinan­ der getrennt sind. Dieser umfangsmäßige Spalt G, der in Fig. 3 besonders deutlich ersichtlich ist, verleiht den Borsten (in Fig. 3 ist eine Borste 22 besonders dargestellt) jedes Segments 20 einen bedeutend größeren Bewegungsspiel­ raum in der Hauptebene der Dichtung 10. Beispielsweise bewegt sich die Spitze der angedeuteten Borste 22 aus einer normalen Stellung a in eine in Umfangsrichtung ausgelenkte Stellung b. Durch den Spalt G kann jede der Borsten 16 in stärkerem Maße als bei herkömmlichen Dichtungen umfangs­ mäßig und radial gespreizt werden. Eine axiale Verformung der Borsten 16 wird verringert und möglicherweise ganz aus­ geschlossen.

Zwar bildet der Spalt G einen gewissen Leckströmungsweg für Luft von einer Dichtungsseite zur anderen Dichtungsseite, aber diese Leckrate kann entweder als Teil einer gesteuerten Leckrate zu Druckbeaufschlagungszwecken ausgenützt oder durch eine zweite Gruppe von Dichtungssegmenten 20 ver­ ringert werden, die gegen die Segmente der ersten Segment­ gruppe in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist. Durch einen Spalt G der ersten Segmentgruppe hindurchleckende Luft trifft dann auf ein dichtgepacktes weiteres Borsten­ segment 20, durch welches sie kaum hindurchlecken kann.

Claims (3)

1. Bürstendichtung, bestehend aus zwei Stirnplatten (12, 14) und einem dazwischen angeordneten Paket dicht gepackter Borsten (16), die mit ihren freien Enden über die Stirn­ platten vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Borsten­ paket in Form einer Mehrzahl von Segmenten (20) ausgebildet ist, die in der Hauptebene der Dichtung jeweils durch einen Spalt (G) voneinander getrennt aufeinanderfolgend angeordnet sind.

2. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatten (12, 14) jeweils ringförmig sind und die Borsten (16) radial einwärts oder auswärts über die Stirnplatten überstehen.

3. Bürstendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die freien Enden der Borsten (16) in der Hauptebene der Dichtung unter einem Winkel zur Richtung der Dichtspaltbreite von den Stirnplatten (12, 14) wegragen.