JPH0472105B2 - - Google Patents

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JPH0472105B2
JPH0472105B2 JP61088364A JP8836486A JPH0472105B2 JP H0472105 B2 JPH0472105 B2 JP H0472105B2 JP 61088364 A JP61088364 A JP 61088364A JP 8836486 A JP8836486 A JP 8836486A JP H0472105 B2 JPH0472105 B2 JP H0472105B2
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JP
Japan
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brush
sealing device
type
type seal
wall
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JP61088364A
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Ueeruru Berunharuto
Haagemaisutaa Kurausu
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、互いに相対的に可動な２つの構造部
間のギヤツプをブリツジするためのブラシ型シー
ル装置に関するものである。
［従来の技術］ 例えば内燃機関、ガスタービン機関、ジエツト
推進器又は熱交換器においては、例えば高熱ガス
の流れ方向を強制するために、特に高温の媒体、
例えば高熱ガスの貫流する通路の所定筒所をしや
断する必要がある。この場合、例えば隣接し合う
通路壁区分若しくは構造部のしばしば著しく異な
る熱負荷及び熱膨張を考慮すれば、前記構造部間
に剛性なシール接続部を設けることは事実上不可
能である。
前記のような熱による問題点の他に、前記通路
しや断装置においては、例えば車両が衝突した時
に衝撃を受けて振動したり若しくはこの振動によ
つて２つの構造部のうちの少なくとも一方が他方
に対してずれることがあるので、やはり前記と同
様に、隣接し合う壁区分間でしや断部材を固く接
続することはできない。
また、運動を補償ししかも通路をしや断するた
めに、シールライニングと摩擦接続する機械式の
シール装置も提案されているが、このような機械
式のシール装置は、構造が非常に複雑で、比較的
早期に摩耗してしまう。
また、ドイツ連邦共和国特許第3023609号明細
書によれば、動翼の先端を取り囲み、タービンケ
ーシングによつて保持されしかもこのタービンケ
ーシングに対して半径方向で熱膨張可能に配置さ
れている環状周壁を備えたガスタービン機関用の
タービンが公知である。この環状周壁は、環状の
ガス通路の半径方向外側の壁区分を形成してい
る。この公知のタービンによれば、感情周壁はセ
ラミツク材料より成つていて、環状に配置された
剛毛を介してタービンケーシングによつて半径方
向で支えられていて、このタービンケーシングに
対して間隔を保つて保持されている。この剛毛は
環状のブラシシールを形成するようにタービンケ
ーシングに配置されている。このような剛毛によ
るブラシ状の支持体が設けられているので、１本
１本の剛毛のばね力によつて集中性が確実に維持
され、これによつて、環状周壁とケーシングリン
グとの間で大きい力が伝達されることなしに、こ
の環状周壁とケーシングリングとの間の間隔差を
ある程度補償することができるようになつてい
る。しかしながらこの公知の装置においては、セ
ラミツクより成る環状周壁は、特に運転中に熱膨
張にさらされるので、このような場合にも環状周
壁と動翼先端との間の間隔が常に最小限に維持さ
れるように配慮しなければならない。何故なら
ば、環状周壁が膨張して動翼先端との間隔が大き
くなるとブラシシールによるシール作用が損なわ
れるからである。
［発明の課題］ そこで本発明の課題は、特に高熱ガスをしや断
するための冒頭に述べた形式のブラシ型シール装
置を改良して、シールしようとする２つの構造部
を、これらの構造部が相対的に大きく移動しても
確実にシールすることができ、耐摩耗性でしか
も、頻繁に、整備しなくても済むようなものを提
供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決した本発明によれば、 (イ) 一方のブラシ端部が第１の構造部３に固く結
合されており、 (ロ) 他方のブラシ端部が第２の構造部４に設けら
れた溝５内で自由に可動にガイドされている。
［作用及び効果］ 前記公知の解決策に対して本発明のシール装置
によれば、剛毛は、溝内でシールされながら可動
に案内されているので、２つの構造部をすべての
運転状態にわたつてブラシシールを介して直接的
に支持若しくは保持しようとする前記公知のシー
ル装置におけるようにシール装置の長手方向でス
ペース的な制約を受けることなしに、常にシール
状態を維持しつつ隣接し合う構造部間の著しく異
なる相対運動を良好に補償することができる。従
つて本発明のシール装置は、高熱ガス流に直接さ
らすこともできる。
本発明による溝は、ブラシ（剛毛）をすべての
方向で自由にかつ常にシールしながら取り囲むこ
とができる。この溝内でブラシは強制ガイドされ
るので、ブラシ材料がその弾性特性を少なくとも
部分的に失なうような比較的高いガス温度におい
ても、構造部長手方向に延びる内側の溝壁とブラ
シ型シール装置の剛毛又は線材との間のシール接
触が常に維持される。
［実施例］ 次に図面に示した実施例について本発明の構成
を具体的に説明する。
第１図では、定置であるが相対的に移動可能な
２つの構造部３，４（この実施例では例えば機械
排気導管の高熱ガスをガイドする壁部である）間
の間〓をブリツジするための、剛毛２を有する本
発明の１実施例によるブラシシール１が示されて
いる。
本発明の基本的な考え方によれば、剛毛２の一
端部は一方の構造部３に固く結合する必要がある
が、この場合、剛毛２の他方の自由端部は他方の
構造部４に設けられた溝５内ですべての方向Ｘ、
Ｙ、Ｚで可動にガイドされている。
また溝５は有利には、場合によつては熱膨張又
は例えば振動を生ぜしめる運動を補償することが
できるようにするために、少なくとも一方の構造
部４の、他方の構造部３に対して予測される移動
運動方向で必要な深さｔを有している（第２図参
照）。
すべての運転状態において申し分のない高熱ガ
スしや断を確実に行なうことができるようにする
ために、溝５は、ブラシシール１の拡がつた（こ
の実施例では例えば束ねられていない）剛毛部分
の幅B2よりも狭い幅B1を有している。
機械的に非常に簡単な構造で、ブラシシール１
の剛毛２又は線材は、構造部材３，４に沿つて延
びる支持部材６で把持することができる。溝５は
構造部の壁部に対して平行に延びるフオーク状の
抵抗部材７の構造部である。
また、支持部材６及び対抗部材７は、それぞれ
アングル部材８，９を介在させて構造部３，４に
結合され得る。
第３図に示した第２実施例によれば、支持部材
６′と、溝５を有する抵抗部材７′とはそれぞれ一
体的な固定部材として構成されている。第１図の
実施例とは異なり第３図の実施例では、構造部
３，４において、支持部材６′及び対抗部材７′が
空間的にずらされ折り曲げられて固定されてい
る。
第１図〜第３図によれば、シール装置の組み立
てを容易にするために、溝５の、ブラシ挿入側の
両側に、外側に向かつて丸味をつけて折り曲げら
れた端縁部１０，１１が設けられている。
第１図及び第３図によれば、ブラシシール１
は、直線状の又は図示していないが有利には同様
に湾曲された構造部３，４間に設けられている。
ブラシシール１の材料としては、そのつど基準
温度を考慮して、適当な材料が用いられる。例え
ば、ブラシシール１の剛毛２又は線材は高耐熱性
の金属材料より製造されるか又はグラスフアイバ
ーより製造される。
本発明によるブラシシールはタービン装置、特
にガスタービンエンジンの有利にはケーシング構
造部間に、高熱ガスしや断シール装置として挿入
され得る。
管型熱交換器用の高熱ガスしや断シール装置と
しての有利な実施例は、以下の第４図に実施例で
詳しく示されている。
第４図の実施例は、公差対抗流構造の管型熱交
換器に関するものである。この管型熱交換器にお
いては、高熱ガスＧの貫流するマトリツクス１２
の流入側と流出側とが互いに別個の円筒形状の圧
縮空気ガイド１３，１４に接続されている。この
マトリツクス１２は圧縮空気ガイド１３，１４か
ら横方向に突出するＵ字管１３′より成つている。
高熱ガスＧによつて加熱される圧縮空気は上部の
円筒形の圧縮空気ガイド１３に矢印Ｄ方向で供給
され、さらに加熱されながら矢印方向でマトリツ
クス１２を貫流し、加熱された状態で下側の円筒
形の圧縮空気ガイド１４から矢印D′の方向で適
当な消費器、例えばガスタービンエンジンの内燃
機関に供給される。この場合さらに、外側の変向
範囲でマトリツクスを取り囲む壁部材１４′はマ
トリツクス部分カバーシエルとして構成されてお
り、このマトリツクス部分カバーシエルは、特に
熱によつて制限される差動運動にさらされる。
第１図〜第３図の実施例に基づいて構成され
た、運動を補償する高熱ガスしや断シール装置１
５，１６は、一方の構造部としての壁部材１４′
と、他方の構造部としての熱の絶縁された、高熱
ガスをガイドする外側ケーシング３′との間にブ
ラシ型シール装置として設けられている。第４図
では、本発明によるブラシ型シール装置を外側ケ
ーシング３′の上流及び下流箇所に使用している。
構造部６′は、外側ケーシング３′、若しくはマト
リツクス湾曲範囲における外側ケーシング側の縁
部区分に隣接する壁部材１４′との間の、運動を
補償するブラシ型高熱ガスしや断シール装置１
５，１６の支持部材である。前記隣接する壁部材
１４′は、マトリツクス１２の差動運動を考慮し
てマトリツクスの外側の変向側縁部に応じて運動
を補償するように配置されている。この運動補償
は壁部材１４′に固定された別のブラシ型シール
装置１７，１８，１９によつて得られる。これら
のブラシ型シールド装置１７，１８，１９はＵ字
管１３′の外側の湾曲範囲をシールしながらおお
つている。ブラシ型の高熱ガスしや断シール装置
１５若しくは１６はまず、高熱ガスのうちの、熱
交換過程に使用されないガス流が壁部材１４′と
外側ケーシング３′との間の中間室２１に流れ込
むのを妨げる。高熱ガスは、横のケーシング範囲
で破線で示した矢印Ｈ方向でつまりアーチ状の縁
部に向かつて変向せしめられる。シエル状の壁部
部材１４′とその他のブラシ型シール装置１７，
１８，１９，２０との組み合わせによつて、縁部
に向かう高熱ガス部分流の蛇行線状の強制ガイド
流H′が生ぜしめられ、ひいては外側のマトリツ
クス変向範囲において容認され得る交差対抗流式
熱交換過程が形成される。
前述のブラシ型高熱ガスしや断シール装置１
５，１６は支持部材６′に固定されており、壁部
材１４′のフオーク状の対抗部材７′の接合部材５
に係合しこれをシールしている。
支持部材６′の例えば折り曲げられた終端部２
２は金属・フエルト・絶縁体２３にはんだ付けさ
れている。この金属・フエルト・絶縁体２３は反
対側で同じようにこの金属・フエルト・絶縁体２
３にはんだ付されたプレート２４を有しており、
このプレート２４自体は外側ケーシング３′に固
定されている。この絶縁体２３における固定は、
外側ケーシング３′における熱に対する絶縁部材
２５とは別個の絶縁材固定ユニツトを形成してい
る。
第４図は、特許請求の範囲第９項及び第１０項
の実施態様によるものであるが、ブラシ型高熱ガ
スしや断シール装置１５若しくは１６のためのそ
れぞれの支持部材６′は直線状の構造区分（ケー
シング３′）に設けられていて、それぞれのフオ
ーク状の抵抗部材７′は、シエルの壁部材１４′
の、前記直線状の構造区分に向かつて折り曲げら
れた端部に形成されている。この場合におけるシ
ール部材対は、剛毛と溝５との間で、２つの構造
部（外側ケーシング３′、壁部材１４′）間の傾斜
した共通平面に延びている。
本発明によるブラシ型シール装置の、第４図に
対する変化実施例によれば、例えば熱によつて又
は車両衝突負荷によつて惹起される、縁部ガイド
壁と外側ケーシング３′との間の相対差動運動を
シールしつつブリツジするために、有利には、マ
トリツクス１２の１つ又はそれ以上の側方の縁部
ガイド壁と、高熱ガスをガイドする外側ケーシン
グ３′の対応する側方区分との間に配置されてい
る。この場合、１つ又はそれ以上の縁部ガイド壁
と外側ケーシング３′との間の当該中間室内に押
し込められた高熱ガス部分流を高熱ガスＧの方向
でマトリツクス１２に変向させなければらないと
いう課題がある。
第５図に示したブラシ型シール装置において
は、ブラシ端部を受容する溝５が、ブラシ受容側
ではペンチ状の剛毛ガイド箇所２６を有してい
る。この剛毛ガイド箇所２６の後ろ側で溝５は拡
がろうとするブラシ端部よりも大きく拡げられて
いる。
第６図によるブラシ型シール装置においては、
剛毛２７又は線材は両側でクランプ状の部材２
８，２９によつて掴まえられており、この剛毛２
７又は線材の一様に半径方向で拡張する湾曲区分
がフオーク状の溝５の内壁区分に対して移動せし
められこの内壁区分をシールしつつこれに当接す
るようになつている。
第５図及び第６図に示したブラシ型シール装置
の変化実施例は、例えば第１図による構造部３，
４間の差動運動段階、つまり特にＸ及び／又はＹ
（第１図参照）方向における運動が比較的大きい
場合でも、当該の剛毛２若しくは２７が溝５で折
れ曲がり箇所Ｋ（第５図参照）を形成することは
避けられるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例による、隣接し
合う２つのケーシング部分及びブラシシールの部
分的な斜視図、第２図は第１図の矢印Ａ方向から
見たブラシシールの取りはずした状態の部分的な
詳細図、第３図は第２実施例による、隣接し合う
２つのケーシング部分及びブラシシールの部分的
な斜視図、第４図は本発明によるブラシシールを
使用した管型熱交換器の概略的な断面図、第５図
は第３実施例によるブラシシールの側面図、第６
図は第４実施例によるブラシシールの側面図であ
る。 １……ブラシシール、２……剛毛、３，４……
構造部、３′……外側ケーシング、５……溝、６，
６′……支持部材、７，７′……抵抗部材、８，９
……アングル部材、１０，１１……端縁部、１２
……マトリツクス、１３，１４……圧縮空気ガイ
ド、１３′……Ｕ次管、１４′……壁部材、１５，
１６……ブラシ型高熱ガスしや断シール装置、１
７，１８，１９，２０……ブラシ型シール装置、
２１……中間室、２２……終端部、２３……金
属・フエルト・絶縁体、２４……プレート、２５
……絶縁部材、２６……剛毛ガイド箇所、２７…
…剛毛、２８，２９……部材、B1，B2……幅、
Ｄ，D′……圧縮空気流、Ｇ……高熱ガス、Ｈ，
H′……高熱ガス部分流。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに相対的に可動な２つの構造部間のギヤ
    ツプをブリツジするためのブラシ型シール装置に
    おいて、 (イ) 一方のブラシ端部が第１の構造部３に固く結
    合されており、 (ロ) 他方のブラシ端部が第２の構造部４に設けら
    れた溝５内で自由に可動にガイドされている、 ことを特徴とする、ブラシ型シール装置。 ２ 前記溝５が、前記構造部３，４の予測される
    しゆう動運動に合わせた深さ（Ｔ）を有してい
    る、特許請求の範囲第１項記載のブラシ型シール
    装置。 ３ 前記溝５が、拡がつたブラシ部分の幅B2よ
    りも小さい幅B1を有している、特許請求の範囲
    第２項記載のブラシ型シール装置。 ４ ブラシ型シール装置の剛毛又は糸が、構造部
    壁に対して平行にしかも構造長さの全長にわたつ
    て延びる支持部材６で把持されている、特許請求
    の範囲第３項記載のブラシ型シール装置。 ５ 前記溝５が、構造部壁に対して平行にしかも
    構造長さの全長にわたつて延びるフオーク状の対
    抗部材７のに形成されている、特許請求の範囲第
    １項から第４項までのいずれか１項記載のブラシ
    型シール装置。 ６ 支持部材６と対抗部材７とがアングル部材
    ８，９を介して又は一体的なアングル部材によつ
    て所属の構造部３，４に結合されている、特許請
    求の範囲第５項記載のブラシ型シール装置。 ７ 溝５に、ブラシ受容側の両側で外側に向かつ
    て丸味をつけて折り曲げられた端縁部１０，１１
    が形成されている、特許請求の範囲第１項から第
    ６項までのいずれか１項記載のブラシ型シール装
    置。 ８ ブラシ端部を受容する溝５が、ブラシ受容側
    でペンチ状の剛毛ガイド箇所２６を有しており、
    該剛毛ガイド箇所２６の後ろ側が、拡がるブラシ
    端部よりも大きく拡げられている、特許請求の範
    囲第１項から第７項までのいずれか１記載のブラ
    シ型シール装置。 ９ ブラシ型シール装置の剛毛２７又は線材が両
    側で把持されていて、この剛毛２７又は線材の半
    径方向で一様に拡がる湾曲区分がフオーク状の溝
    ５の内壁区分に可動にしかもこの内壁区分をシー
    ルしながら当接している、特許請求の範囲第１項
    から第８項までのいずれか１項記載のブラシ型シ
    ール装置。 １０ ブラシ型シール装置が、一様に湾曲された
    又は直線状の構造部３，４間に構成されている、
    特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか
    １項記載のブラシ型シール装置。 １１ ブラシ型シール装置１５，１６のための支
    持部材６′が直線状の一方の構造部３′に構成され
    ており、フオーク状の対抗部材７′が、前記直線
    状の構造部に向かつて折り曲げられたシエル部材
    又は壁部材として構成された他方の構造部１４′
    によつて形成されているか若しくはこの他方の構
    造部１４′に構成されている、特許請求の範囲第
    １項から第９項までのいずれか１項記載のブラシ
    型シール装置。 １２ 剛毛２と溝５との間のシール部材対が２つ
    の構造部３′，１４′間で傾斜された共通の面に延
    びている、特許請求の範囲第１項から第１１項ま
    でのいずれか１項記載のブラシ型シール装置。 １３ 前記構造部３′，１４′がタービン装置のケ
    ーシング構造部である、特許請求の範囲第１項か
    ら第１２項までのいずれか１項記載のブラシ型シ
    ール装置。 １４ ブラシ型シール装置が高熱ガスしや断シー
    ル１５，１６である、特許請求の範囲第１項から
    第１３項までのいずれか１項記載のブラシ型シー
    ル装置。 １５ 別個の圧縮空気ガイド１３，１４から側方
    に突出する管状のマトリツクス１２を有する熱交
    換器用の、互いに相対的に可動な２つの構造部間
    のギヤツプをブリツジするためのブラシ型シール
    装置であつて、前記マトリツクス１２が、このマ
    トリツクス１２を横切る方向で高熱ガスＧを導く
    他方の構造部３′としての外側ケーシングに対す
    る部分的な壁部ライニングを備えており、一方の
    構造部１４′がマトリツクス変向範囲を少なくと
    も部分的に、高熱ガス主流Ｇに対しておおうシエ
    ル状の壁部材であつて、該壁部材がこの壁部材と
    他方の構造部３′としての前記外側ケーシング
    ３′との間で前記ブラシ型シール装置１５，１６
    によつて一重又は多重にシールしようとする中間
    室２１を形成している、特許請求の範囲第１項か
    ら第１４項までのいずれか１項記載のブラシ型シ
    ール装置。 １６ ブラシ型シール装置が、熱交換器・マトリ
    ツクスの側方の縁部ガイド壁と、管型熱交換器
    の、高熱ガスをガイドする外側ケーシングとの間
    に配置されている、特許請求の範囲第１５項記載
    のブラシ型シール装置。
JP61088364A 1985-04-20 1986-04-18 ブラシ型シ−ル装置 Granted JPS61244968A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE3514382.7 1985-04-20

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Publication Number Publication Date
JPS61244968A JPS61244968A (ja) 1986-10-31
JPH0472105B2 true JPH0472105B2 (ja) 1992-11-17

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US (1) US4781388A (ja)
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