DE4427265C1 - Bürstendichtung für Turbomaschinen zur Abdichtung unterschiedlich druckbeaufschlagter Räume zwischen einem Maschinenstator und einem Maschinenrotor - Google Patents
Bürstendichtung für Turbomaschinen zur Abdichtung unterschiedlich druckbeaufschlagter Räume zwischen einem Maschinenstator und einem MaschinenrotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstendichtung für Turbomaschinen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und zwar zur Abdichtung unterschiedlich druck
beaufschlagter Räume zwischen einem Maschinenstator und einem Maschinenrotor.
Eine derartige Bürstendichtung ist aus der GB-2 258 277 A bekannt. Die GB-A be
handelt die Beseitigung der Nachteile bei einer mehr-, insbesondere zweistufigen
Bürstendichtung nach dortiger Fig. 1 (prior art). Als Ursache einer turbulenten Strö
mung 9 im Druckraum 6 (Fig. 1) soll sich eine unerwünschte Lageveränderung der
stromab letzten Borsten 1 ergeben; ein aus dem Druckraum 6 am äußeren Umfang der
Welle gegen die wellenseitigen Enden der letzten Borsten 1 abströmender Fluidstrahl
4 hoher Geschwindigkeit soll dazu führen, daß die wellenseitigen Borstenenden in
den Spalt zwischen Tragplatte 3 und Welle 2 umgebogen oder gar dort eingezwängt
werden. Der aus der turbulenten Strömung 9 und dem Fluidstrahl 4 (Fig. 1) resultie
rende Mangel an Dichtqualität soll gemäß der GB-A, insbesondere unter Hinweis auf
Seite 5, wie folgt beseitigt werden:
Gemäß Fig. 2 der GB-A sollen die letzten Borsten 1 der Bürstendichtung über den größeren Teil ihrer Längenerstreckung hinweg zwischen einer stromaufwärtigen Abschirmwand 10 und einer hinteren Tragwand 3 liegen. Die Abschirmwand 10 soll die Borsten 1 vor der turbulenten Strömung 9 schützen. Wie auch zu Fig. 3(a) und 3(b) - letzter Absatz, Seite 5 - erwähnt, soll lediglich über einen Teil der Längener streckung der Borsten 1 hinweg, ein Axialspalt 14 zwischen der Abschirmwand 10 und den Borsten 1 vorgesehen sein; nur über die Teilerstreckung hinweg kann der Axialspalt 14 eine Klemmung der Borsten 1, zwischen Abschirmwand 10 und Trag wand 3, verhindern; in Verbindung mit radial äußeren Löchern 15 in der Abschirm wand 10 soll der Axialspalt 14 vom zugeführten Dichtfluid radial durchströmt wer den, um eine geordnete Borstenlage zu erzielen. Im Wege einer örtlichen Wellenab stufung 11 im Druckraum 6 soll der wellenseitige Fluidstrahl 4 - vor der Abschirm wand 10 - radial einander entgegengerichtet aufgeteilt werden (Pfeilfolge 12).
Gemäß Fig. 2 der GB-A sollen die letzten Borsten 1 der Bürstendichtung über den größeren Teil ihrer Längenerstreckung hinweg zwischen einer stromaufwärtigen Abschirmwand 10 und einer hinteren Tragwand 3 liegen. Die Abschirmwand 10 soll die Borsten 1 vor der turbulenten Strömung 9 schützen. Wie auch zu Fig. 3(a) und 3(b) - letzter Absatz, Seite 5 - erwähnt, soll lediglich über einen Teil der Längener streckung der Borsten 1 hinweg, ein Axialspalt 14 zwischen der Abschirmwand 10 und den Borsten 1 vorgesehen sein; nur über die Teilerstreckung hinweg kann der Axialspalt 14 eine Klemmung der Borsten 1, zwischen Abschirmwand 10 und Trag wand 3, verhindern; in Verbindung mit radial äußeren Löchern 15 in der Abschirm wand 10 soll der Axialspalt 14 vom zugeführten Dichtfluid radial durchströmt wer den, um eine geordnete Borstenlage zu erzielen. Im Wege einer örtlichen Wellenab stufung 11 im Druckraum 6 soll der wellenseitige Fluidstrahl 4 - vor der Abschirm wand 10 - radial einander entgegengerichtet aufgeteilt werden (Pfeilfolge 12).
Abweichend von Fig. 2 soll gemäß Fig. 3(a) der GB-A der wellenseitig aus der
stromauf ersten Dichtung abströmende Fluidstrahl 4 an einer Wellenabstufung 18 so
gebrochen werden, daß er innerhalb des Druckraums 6 - vor der zweiten Dichtung - in
radial nach innen bzw. seitlich nach innen gerichtete Teilströme zerfällt. Ferner soll
Fig. 3(a) eine gesteuerte wellenseitige Abströmung der radialen Fluidströmung 17 am
radial innen liegenden Ende des Axialspalts 14 einschließen (örtliche Spaltweitenre
duzierung an der Stelle 16).
Die angegebene Axialspaltausbildung und -belüftung bietet keine ausreichende Ge
währ dafür, daß als Ursache hoher Differenzdrücke auftretende, insbesondere axiale
Borstenschwingungen verhindert werden.
Diese Schwingungen werden u. a. durch unkontrollierte, sekundäre, teilweise mehr
oder weniger ausgeprägte Hochdruckfluidanteile verursacht. Diese Hochdruckfluid
anteile strömen auf der radial innen liegenden Seite (Primärdichtung) in die Borsten
ab.
Neben reduzierter Dichtqualität (Primärdichtung) führen die genannten Borsten
schwingungen zu einem Verschleiß der betreffenden Wandteile, insbesondere radial
innen, längs der Spaltflächen, und somit zu einer erhöhten Verschleißanfälligkeit der
Borsten selbst, wodurch wiederum die Bürstenlebensdauer drastisch verringert wird.
Andererseits ist zu berücksichtigen, daß die Borsten einer Bürstendichtung im Hin
blick auf betriebsbedingte Wellenexzentrizitäten nicht nur umfänglichen, sondern
auch axialen Borstenauslenkungen ausgesetzt werden. Die Ausbildung des Axial
spalts gemäß GB-A schränkt den betriebsnotwendigen "Spielsitz" und damit die er
forderliche Borstenbeweglichkeit, insbesondere auch im Hinblick auf extreme Wel
lenexzentrizitäten ein; im Extremfall sind dabei Knickungen oder Brüche des im
allgemeinen hochfeinen und "sensiblen" Borstenmaterials nicht auszuschließen.
Bei einer aus der DE 39 07 614 A1 bekannten Bürstendichtung erstreckt sich der
lediglich aus der Patentzeichnung entnehmbare Axialspalt - zwischen Steg 4 und
Borsten 2 - nur über eine Teillänge der Borsten 2. Ferner kann man der Patentzeich
nung entnehmen, daß die Borsten 2, ausgehend vom Längsschlitz des Klemmrohrs 6,
zunächst im Umfangsspalt zwischen beiden Stegen 4, 5 eingezwängt und dann - über
den Axialspalt - einer axialen Auffächerung unterworfen werden. Bezüglich einer
betrieblich notwendigen Optimierung des "Spielsitzes" der Borsten und einer Verhü
tung von Borstenschwingungen vermittelt der bekannte Fall keinerlei Hinweise.
Im übrigen ist es aus dieser DE-A1 bekannt, die Borsten 2 an einem sich über dem
Umfang erstreckenden Kern 8 vom Klemmrohr 6 zu fassen, wobei die Borsten 2 aus
einem Längsschlitz des Klemmrohrs 6 herausragen und über einen axialen Um
fangsspalt zwischen den beiden Stegen 4, 5 abdichtend in Richtung auf den Rotor 13
vorstehen. Am Längsschlitz des Klemmrohrs 6 können partielle Kantenpressungen an
den Borsten 2 hervorgerufen werden, die zu vergleichsweise frühzeitigem Borsten
verschleiß führen können.
Aus der DE 35 07 638 C2 ist es für sich bekannt, die Borsten im Drehsinne (Rotor 2)
schräg (Fig. 1a) oder axial schräg (Fig. 1d) anzuordnen. Ferner ist es aus der DE C2
für sich bekannt, den Kern oder die Borstenummantelung aus SIC herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstendichtung der bekannten Art
(GB-A 2 258 277) anzugeben, mit der - unter Gewährleistung eines betriebsoptimalen
axialen und umfänglichen Spielsitzes der Borsten des kompletten Borstenbündels im
axialen Umfangsspalt - die aus hohen Differenzdrücken resultierenden Borsten
schwingungen vermieden werden, wobei die Borsten bei optimaler Abdichtung ver
schleißarm geführt werden sollen.
Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patent
anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Der Axialspalt - über die komplette eine Spaltflanke hinweg - gewährleistet die not
wendige Beweglichkeit der Borsten im Hinblick auf Borstendeformationen bzw. eine
bewegliche und elastische Borstennachführung bei auch extremen Wellenexzentrizi
täten. Eine örtliche Beschränkung dieses "Spielsitzes" gemäß dem Stand der Technik
schränkt die Borstenbeweglichkeit stark ein und führt im Extremfall zu Knickungen
oder gar Brüchen des im allgemeinen hochfeinen und "sensiblen" Borstenmaterials.
In "druckkeilartigen" Überkreuzlagen relativ zum umfänglichen Anstellwinkel α der
Borsten gewährleisten die langlochartigen Schlitze eine relativ großflächige axiale
frontale Borstenbeaufschlagung mit Fluid aus dem Raum höheren Druckes und über
den Axialspalt hinweg. Aus hohen Differenzdrücken resultierende Borstenschwin
gungen sollen so beseitigt werden. Die Erfindung ist dabei nicht auf eine reine radiale
Teilzirkulation der Strömung im Axialspalt A eingeschränkt.
Im Wege des Axialspalts gelingt es, eine demgemäß großflächige borstenübergrei
fende radiale und umfängliche Fluidbeaufschlagung, bei entsprechend ausgeprägter
Schwingungsreduzierung, zu ermöglichen. Dabei fließen auch Anteile des Fluids
axial/radial in das Borstenbündel ab (siehe Pfeilkennzeichnung am Axialspalt A rela
tiv zu den Borsten B, Fig. 1), um zu verhindern, daß Fluidanteile aus der Primärdich
tung radial in das Borstenbündel abströmen können (Verhütung der Entstehung von
Borstenschwingungen).
Unter Vermeidung von Borstenschwingungen ergibt sich ein verminderter Reib
verschleiß der Borsten selbst sowie an den Spaltflanken; Borstenanordnung bzw.
Borstengeometrie werden zwecks optimaler primärer Abdichtung praktisch nicht
beeinträchtigt.
Es kann die Spaltweite des Axialspaltes
im wesentlichen mit 1/10 der maximalen Breite der Bürstenpackung
veranschlagt werden.
Über die betreffende Anordnung und Ausbildung
der axial durchströmbaren Schlitze kann ein wesentlicher oder der
wesentliche Anteil von Hochdruckfluid vom Raum höheren
Druckes aus dem Axialspalt und
den Borsten zugeführt werden. Am Längs
schlitz des Klemmrohrs werden gegenüber den Borsten vergleichsweise
große Biegeradien bereitgestellt (Anspruch 2), so daß die eingangs
vermerkten Kantenpressungen der relativ dünnen Borsten verhindert
werden können.
Im Hinblick auf vergleichsweise hohe Temperaturen und Drehzahlen
ist der Einsatz von aus Siliziumkarbid gefertigten Borsten vor
teilhaft (Anspruch 3). Diese zeichnen sich durch extreme Temperatur-
und Verschleißbeständigkeit aus. Die Borsten können als Silizium
karbid-Fasern mit Durchmessern bis 0,14 mm oder etwas darüber
gefertigt sein. Mit einem axial und in Umfangsrichtung dichten
Borstenpaket wird ferner einfachst eine zuverlässige Halterung an
dem aus zwei Wandteilen gebildeten Gehäuse geschaffen (Anspruch 4).
Hinsichtlich der optimalen Kompensation auftretenden Axialschubes
und/oder auftretender Wellenexzentrizitäten aus Rotorunwuchten
sind die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 5 bzw. 6 vorteilhaft.
Die Patentansprüche 7 und 8 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen
und Alternativen bezüglich der Anordnung und Ausbildung der axial
durchströmbaren Schlitze.
Es können die axial durchströmbaren Schlitze als geradlinig
gestaltete Langlöcher gleichmäßig über dem Umfang tangential
(relativ zum Außen- oder Innendurchmesser des betreffenden Wand
teils) angeordnet sein (Anspruch 13).
Eine betriebssichere und montagefreundliche Alternative der Erfindung
geht aus Patentanspruch 9 hervor.
Extreme Druckdifferenzen zwischen abzudichtenden Räumen können
vorteilhaft durch Doppeldichtungen gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 10 bis 12 beherrscht werden.
An Hand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielhaft weiter
erläutert; es zeigt
Fig. 1 einen Mittellängsschnitt der Bürstendichtung
in Zuordnung zum Rotor bzw. zu einer Turbo
maschinenwelle und hier zur Abdichtung zwischen
zwei unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen,
Fig. 2 eine Frontalansicht der Bürstendichtung gemäß
Blickrichtung X der Fig. 1 unter Verdeut
lichung einer ersten langlochartigen Schlitz
ausführung in dem der Hochdruckseite zugekehrten
einen Wandteil und hier an einem beidseitig um
fänglich abgebrochenen Dichtungsabschnitt,
Fig. 3 eine Frontalansicht im Sinne der Fig. 2, hier
jedoch in Abwandlung von Fig. 1 und 2 dahin
gehend, daß eine zweite langlochartige Schlitz
ausführung an dem der Hochdruckseite zugekehrten
Wandteil zur Anwendung kommt,
Fig. 4 eine als Axialschnitt dargestellte Doppeldichtung
in jeweiliger Ausbildung nach Fig. 1 und 2, und mit in
Relation zu einem äußeren Gehäuse und dem Rotor
bzw. einer Welle der Turbomaschine axial und radial
bzw. stufenartig versetzter Dichtungsanordnung und
Fig. 5 eine als Axialschnitt dargestellte Doppeldichtung
mit in Reihe geschalteten Dichtungen und in je
weiliger Ausbildung nach Fig. 1 und 2, worin in
Abwandlung zu Fig. 4 eine axial geradlinig gestreckte
Zuordnung zwischen Sitzflächen des Gehäuses und
Gegenflächen des Rotors bzw. einer Maschinenwelle
vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt eine Bürstendichtung für eine Turbomaschine die
als Rotor-Stator-Dichtung ausgebildet ist, und zwar zur Abdichtung
zwischen unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen R1, R2. Dabei
sind die Borsten B an einem sich über dem Umfang erstreckenden Kern 1
von einem Klemmrohr 2 gefaßt. Das Klemmrohr 2 ist zwischen einem stromauf ersten und
einem stromab zweiten Wandteil 3 bzw. 4 eines Dichtungsgehäuses in einem Ringraum 5 verklemmt.
Der Ringraum 5 geht in einen axialen Umfangsspalt U zwischen beiden
Wandteilen über, wobei die Borsten B aus einem Längsschlitz 6 des
Klemmrohrs 2 herausragen. Die Borsten B sind über den axialen Um
fangsspalt U mit ihrem radial inneren Ende abdichtend gegen den
Rotor 7 geführt. Die Borsten B sind in der Lage, Rotor- bzw.
Wellenexzentrizitäten oder Rotorwuchtungen zu kompensieren und zwar
durch elastische Verbiegung. Die Borsten sind also in der Lage,
auch extreme Änderungen des Radialspaltes einwandfrei zu kompen
sieren. Ferner bilden die Borsten B eine in axialer und in
Umfangsrichtung dichte Bürstenpackung aus, wobei die Borsten B
über den größten Teil ihrer Längenerstreckung hinweg zwischen
den parallelen Spaltflächen des axialen Umfangsspaltes U angeordnet
sind. Wie man ferner aus Fig. 1 erkennt, soll die Bürstenpackung
im axialen Umfangsspalt U an der betreffenden einen, hier rechten
Spaltfläche des zweiten Wandteils 4 abdichtend geführt sein. Gegenüber der betreffenden
anderen Spaltfläche soll die Bürstenpackung einen Axialspalt A
ausbilden. Der Axialspalt A soll sich längs der kompletten Spaltflanke
des stromauf ersten Wandteils 3 gegenüber den Borsten B
erstrecken. Dabei weist ferner das dem Raum R1 höheren Druckes P1
zugekehrte erste Wandteil 3 axial durchströmbare Schlitze 8 auf, mit
denen der Axialspalt A von einem Hochdruckfluid beaufschlagt wird.
Gemäß Pfeilen F fließt also ein verhältnismäßig großer Hochdruck
fluidanteil in den Axialspalt A bzw. frontal in die Bürstenpackung und von
dort in Richtung auf die Primärdichtung am Rotor 7 ab. Zwischen dem
radial innen liegenden Ende des ersten Wandteils 3 und der Oberfläche
des Rotors 7 strömt ein übriger Hochdruckfluidanteil gemäß Pfeil
richtung F′ in die Primärdichtung ab. Mithin wird also die Primär
dichtung am Rotor 7 aus Hochdruckfluidanteilen gemäß Pfeilrichtungen
F bzw. F′ gespeist. Aus der Primärdichtung strömt ein gemeinsamer
Hochdruckfluidanteil gemäß Pfeil F′′ in den Raum R2 ab, in dem ein
wesentlich niedrigerer Druck (P2) herrscht als im Raum R1.
Im Interesse hoher Temperatur- und Verschleißbeständigkeit können die
Borsten B aus Siliziumkarbid bzw. Siliziumkarbidfasern gefertigt
sein. Ferner ist es bei der Dichtungsanordnung nach Fig. 1 vorgesehen,
daß das Klemmrohr 2 seinen Längsschlitz 6 an gegenüber den
Borsten B kreisförmig umgebogenen Abschnitten C, D ausbildet. Die
umgebogenen Abschnitte C, D lassen verhältnismäßig große kreisförmige
Ausrundungen entstehen, wodurch die Gefahr unzulässiger Flächen
pressungen an den Borsten vermieden ist.
Wie ferner aus Fig. 1 zu entnehmen ist, weisen die umgebogenen
Abschnitte C, D Lappen L auf, mit denen das Klemmrohr 2 am in
axialer Richtung größten Rohrdurchmesser innerhalb des Ringraums
5 zwischen beiden Wandteilen 3, 4 verklemmt ist.
Ferner erkennt man aus Fig. 1, daß die Borsten B der Bürsten
packung zusammen mit dem axialen Umfangsspalt U relativ zum
Kreisumriß des im Querschnitt zylindrischen Kerns 1 gegenüber der
Rotoroberfläche axial schräg angestellt sind.
Aus Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, daß die Borsten B der Bürsten
packung in Umfangsrichtung, jeweils von einer gemeinsamen Umfangs
linie am Kern 1 ausgehend, fortlaufend gleichmäßig schräg gegen
über dem angrenzenden äußeren Umfang des Rotors 7 (Fig. 1) ange
stellt sind. Die zuvor genannte Schräganstellung der Borsten B
ist beispielhaft in Fig. 2 durch den Winkel α gekennzeichnet,
wobei dieser Winkel α als Neigungswinkel der einzelnen Borsten,
hier z. B. relativ zu einer Längsmittelebene M zu verstehen ist.
Gemäß Fig. 2 und 3 ist es ferner erkennbar, daß die betreffenden
axial durchströmbaren Schlitze 8 bzw. 8′ langlochartig so
ausgebildet sind, daß die Schlitze 8 bzw. 8′ und die Borsten B
sich jeweils der Länge nach am Umfang in
relativ gegeneinander abgewinkelten Positionen überkreuzen.
Gemäß Fig. 2 sind also die axial durchströmbaren Schlitze
8 der Länge nach in Umfangsrichtung symmetrisch gekrümmt ausge
bildet und ferner auf zwei unterschiedlichen Krümmungsradien
RA, RA′ gleichmäßig über dem Umfang relativ zueinander versetzt
angeordnet. Gemäß Fig. 3 sind die betreffenden axial durchström
baren Schlitze 8′ geradlinig langlochartig ausgebildet sowie in
jeweils gleichmäßigen Schräglagen tangential relativ zur inneren
kreisförmigen Umfangsfläche des ersten Wandteils 3 und in diesem angeordnet.
Fig. 1 kann im übrigen entnommen werden, daß das die Schlitze
8 enthaltende, hier erste Wandteil 3 Teile des Ringraums 5
ausbildet und, unter axialer Verklemmung des Klemmrohrs 2, durch
Schweißung (Position S) mit dem zweiten Wandteil 4 zu einem Dichtungs
gehäuse verbunden ist. An Stelle der genannten Verschweißung S
kann eine geeignete, leicht lösbare Schraubverbindung des ersten
Wandteils 3 am betreffenden Abschnitt des zweiten Wandteils 4 vorgesehen
sein.
Fig. 4 kennzeichnet eine Doppeldichtung in jeweiliger Einzel
ausbildung nach Fig. 1 und 2, wobei bezüglich der auf die erste Dichtung
folgenden zweiten Dichtungsteile die Bezugszeichen 1′, 2′ und
sofort zugrunde gelegt sind. Es sind in Fig. 4 also die beiden
Dichtungen axial und radial relativ zueinander versetzt an
geordnet, die jeweiligen Primärdichtungen werden an relativ
zueinander abgestuften Abschnitten eines Rotors R ausgebildet.
An Stelle des Rotors R könnte z. B. auch ein demgemäß abgestufter
Dichtungsträger (rotierend) zugrunde gelegt werden. Im Hin
blick auf die genannte Abstufung sitzen die
Dichtungen mit den radial äußeren Abschnitte der jeweils zweiten Wand
teile 4, 4′ an demgemäß abgestuften Abschnitten des Maschinenstators G
axial und in Umfangsrichtung drehfest auf. Am Maschinenstator G sind
die betreffenden beiden radial äußeren Abschnitte der zweiten Wand
teile 4, 4′ durch einen Zwischenring A axial im Abstand gehalten.
Beide jeweils radial äußere Abschnitte der zweiten Wandteile 4, 4′
sind durch einen Klemmring K axial am Maschinenstator G positioniert und
festgelegt. Ferner weisen bei der Anordnung nach Fig. 4 die
jeweils stromauf ersten Wandteile 3, 3′ die axialen
Schlitze in der Konfiguration nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 auf.
Bei der Dichtungsanordnung nach Fig. 4 können insbesondere
extreme Differenzdrücke (P1 < P2) relativ zu entsprechend
fluidisch druckbeaufschlagten Räumen R1 bzw. R2 optimal abdichtend
beherrscht werden. Mithin herrscht im örtlich abgestuften und durch
die Borsten B bzw. B′ abgegrenzten Druckraum R2′ ein Druck P3, der
< P1 im Raum R1 und < P2 im Raum R2 ist. Die
gleiche Druckbeziehung kann bei
der Doppeldichtung nach Fig. 5 in Bezug auf die
Räume R1 bzw. R2′ bzw. R2 zugrunde gelegt werden. Bei Fig. 5 handelt
es sich um eine in Reihe geschaltete Doppeldichtung in jeweiliger
Ausbildung nach Fig. 1 und 2, worin in Abwandlung zu Fig. 4 eine
geradlinig gestreckte Zuordnung zwischen betreffenden Sitzflächen der
Dichtungen am Maschinenstator G und Gegenflächen einer
demgemäßen Maschinenwelle 7 vorgesehen ist.
Gemäß der Erfindung kann, wie allerdings nicht weiter dargestellt
ist, bei der Doppeldichtung nach Fig. 4 oder 5 nur das dem Raum R1
mit dem höchsten Fluiddruck (P1) zugekehrte erste Wandteil 3 einer Dichtung
die betreffenden axialen Schlitze 8 bzw. 8′ aufweisen.
Der in Verbindung mit Fig. 1 vermerkte, verhältnismäßig kleine Axial
spalt A kann etwa mit einer Spaltbreite veranschlagt werden, die 1/10
der maximalen Borstenbreite am axialen Umfangsspalt U beträgt.
Claims (13)
1. Bürstendichtung für Turbomaschinen zur Abdichtung unterschiedlich druck
beaufschlagter Räume (R1, R2) zwischen einem Maschinenstator und einem
Maschinenrotor (7), worin am Maschinenstator für die Borsten (B) eine Halte
rung (1, 2, L) vorgesehen ist, von der aus die Borsten (B) abdichtend gegen
den Rotor (7) geführt sind und sich mit dem größeren Teil ihrer Baulänge in
einem axialen Umfangsspalt (U) erstrecken, der zwischen parallelen Spalt
flächen eines stromauf ersten und eines stromab zweiten Wandteils (3, 4) aus
gebildet ist, und worin die Borsten (B) längs der Spaltfläche des zweiten Wand
teils (4) abdichtend geführt sind und zwischen dem ersten Wandteil (3) und
den Borsten (B) ein Axialspalt (A) ausgebildet ist, der über axiale Öffnungen im
ersten Wandteil (3) mit Fluid aus dem Raum (R1) höheren Druckes (P1) be
aufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - sich der Axialspalt (A) längs der kompletten Spaltflanke des stromauf ersten Wandteils (3) gegenüber den Borsten (B) erstreckt;
- - die Öffnungen im stromauf ersten Wandteil (3) als gleichmäßig über dem Umfang verteilte langlochartige Schlitze (8, 8′) so ausgebildet sind, daß die Schlitze und die Borsten sich jeweils der Länge nach dem Um fang in relativ gegeneinander abgewinkelten Positionen überkreuzen;
- - das erste und das zweite Wandteil (3, 4) ein Gehäuse am Stator aus bilden, in dem die Borsten (B) über dem Umfang gefaßt sind.
2. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Borsten (B) im Gehäuse über ein Klemmrohr (2)
an einem Kern (1) gefaßt und gegenüber
kreisförmig umgebogenen Abschnitten (C, D) eines
Längsschlitzes (6) am Klemmrohr in Richtung auf den axialen
Umfangsspalt (U) geführt sind.
3. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Borsten (B) aus Siliziumcarbid gefertigt sind.
4. Bürstendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
umgebogenen Abschnitte (C, D) in Endlappen (L) übergehen, mit denen
das Klemmrohr (2) am in axialer Richtung größten Rohrdurchmesser
innerhalb des Ringraums (5) zwischen zwei Wandteilen (3, 4) ver
klemmt ist.
5. Bürstendichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (B) der Bürstendichtung
zusammen mit dem axialen Umfangsspalt (U) relativ zum Kreisumriß
des im Querschnitt zylindrischen Kerns (1) gegenüber der Rotorober
fläche axial schräg angestellt sind.
6. Bürstendichtung nach Anspruch 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (B) als Dichtpackung in
Umfangsrichtung, jeweils von einer gemeinsamen Umfangslinie am
Kern (1) ausgehend, fortlaufend gleichmäßig schräg gegen einen
Rotorumfang angestellt sind.
7. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze (8) längs über dem Umfang langlochartig ge
krümmt ausgebildet sind.
8. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze (8) der Länge nach in Umfangsrichtung symmetrisch
gekrümmt und auf mindestens zwei unterschiedlichen Krümmungs
radien (Ra, Ra′) gleichmäßig über dem Umfang relativ zueinander
versetzt angeordnet sind.
9. Bürstendichtung nach Anspruch 1, 2 und 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das die Schlitze (8, 8′) enthaltende
erste Wandteil (3) Teile des Ringraums (5) ausbildet und, unter axialer
Verklemmung des Klemmrohrs (2), lösbar oder durch Schweißung
mit dem zweiten Wandteil (4) zu einem stationären Dichtungsgehäuse
verbunden ist.
10. Bürstendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß sie als Doppeldichtung mit jeweils
zwei eigenen ersten und zweiten Wandteilen (3, 4; 3′, 4′), dem Klemmrohr (2; 2′) dem
Dichtungsgehäuse nebst jeweiligen Ringraum (5, 5′) und betreffen
den Umfangsspalten (U, U′) für die Führung der jeweiligen
Bürstenpackungen ausgebildet ist, wobei die jeweiligen Wand
teile (3, 4; 3′, 4′) und die Borsten (B, B′) als Dichtpackungen axial mit
Abstand angeordnet sind und relativ zum Rotor (R, 7) einen gegen
über den Räumen (R1, R2) extrem hoher Druckdifferenz abgedichteten
Druckraum (R2′) einschließen.
11. Bürstendichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie
als Doppeldichtung mit axial und radial relativ zueinander ver
setzten Dichtungsgehäusen mit den ersten und zweiten Wandteilen (3, 4; 3′, 4′),
Ringräumen (5; 5′), Umfangsspalten (U; U′) und Borsten (B; B′) dem
Rotor (R) oder einem rotierenden Dichtungsträger zugeordnet
ist.
12. Bürstendichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest das dem Raum (R1) mit dem höchsten Fluiddruck (P1)
zugekehrte jeweils erste Wandteil (3; 3′) einer Dichtung die axialen Schlitze
(8; 8′) aufweist.
13. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schlitze (8′) von geraden Langlöchern ausgebildet sind, die
der Länge nach tangential bzw. in fortlaufend radial außen
gleichförmig größeren Umfangsabständen als radial innen im
ersten Wandteil (3) angeordnet sind.
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