專利名稱：軸向動態(tài)刷式密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及刷式密封，尤其涉及一種新型軸向動態(tài)刷式密封和刷式密 封系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
刷式密封是^^知的。參見通過引用結(jié)合在此的美國專利US6，231，047。 通常，刷式密封的硬毛(bristle)設(shè)置在圍繞旋轉(zhuǎn)軸的前板和背板之間。 硬毛的自由端接合(接觸)軸，并且相對于殼體將其密封。因此，大多數(shù) 現(xiàn)有的刷式密封在結(jié)構(gòu)上是徑向的，硬毛朝向旋轉(zhuǎn)軸的徑向延伸。
美國專利US5，480，162也通過引用結(jié)合在此，它提出了一種軸向刷式 密封，用于在氣體渦輪發(fā)動機(jī)中相對于相鄰定子組件密封燃燒室組件。定 子組件不移動，^f旦燃燒室組件相對于定子組件移動。刷式密封硬毛在燃燒 室組件和定子組件之間提供了密封，并且，該刷式密封的背板用于支撐定 子組件，從而轉(zhuǎn)換軸向負(fù)載。還可以參考通過引用結(jié)合在此的美國專利 US6，170，831和US5，114，159以及美國待審專利申請U.S. 2005/0110218和 U.S. 2003/0131602，它們提出的軸向刷式密封裝置是浮動的但需要復(fù)雜的 殼體裝置，并且沒有提供作用在匹配環(huán)(接合環(huán))或轉(zhuǎn)子上引起硬毛漏風(fēng) 的壓力。
據(jù)我們所知，現(xiàn)有技術(shù)沒有公開能方便地結(jié)合在動態(tài)使用的密封系統(tǒng) 中從而相對于殼體密封轉(zhuǎn)子例如旋轉(zhuǎn)軸的柔性軸向刷式密封，所述轉(zhuǎn)子從 殼體中穿過。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于密封轉(zhuǎn)子例如旋轉(zhuǎn)軸、并 且可以用于渦輪發(fā)動機(jī)、蒸汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、混合機(jī)、渦 輪增壓、以及其它旋轉(zhuǎn)硬件例如心軸的軸向刷式密封。
本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種軸向動態(tài)刷式密封，其制造簡單、 經(jīng)濟(jì)。
如果徑向刷式密封的刷式條狀元件能在平面外彎曲90度，則可以實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明，此時它能用作軸向動態(tài)密封使用并且制造簡單、經(jīng)濟(jì)。
但是，在其它實(shí)施例中，本發(fā)明不需要實(shí)現(xiàn)所有的這些目的，與此相 關(guān)的權(quán)利要求不限于能實(shí)現(xiàn)這些目的的結(jié)構(gòu)或方法。
本發(fā)明涉及軸向動態(tài)刷式密封系統(tǒng)。匹配環(huán)附裝到轉(zhuǎn)子上并具有密封 面。多個硬毛圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置并且軸向延伸，從而硬毛的末梢自由端接合匹 配環(huán)的密封面。在一個實(shí)例中，轉(zhuǎn)子沿著縱向軸線延伸，匹配環(huán)的密封面 相對于垂直于該縱向軸線的軸線成一定角度(傾斜)。密封面可以以遠(yuǎn)離 或朝向所述硬毛的方式成一定角度。在另一實(shí)例中，硬毛相對于匹配環(huán)的 密封面成一定角度。匹配環(huán)的密封面可以成一定角度，從而在漏風(fēng)狀態(tài)下 匹配石更毛的末梢自由端。
通常有用于硬毛的殼體。在一個實(shí)例中，殼體包括圍繞硬毛的軸向延 伸前板和軸向延伸背板。此外，還可以包括保持器(固定器)，用于將硬 毛夾在前板和背板之間。
在一個實(shí)例中，殼體包括構(gòu)造成將硬毛的自由端壓靠在匹配環(huán)的密封 面上的子系統(tǒng)。例如，所述殼體包括第一磁體和第二磁體，第二磁體與硬 毛相關(guān)，用于將硬毛的自由端壓靠在匹配環(huán)的密封面上。
一種根據(jù)本發(fā)明的軸向延伸動態(tài)刷式密封的特征在于，多個硬毛構(gòu)造 成圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置。硬毛的末終端設(shè)計成接合轉(zhuǎn)子上附裝的密封面。它還有 用于保持硬毛的殼體。


通過下面對優(yōu)選實(shí)施例和附圖的描述，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到
其它的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的典型徑向刷式密封的示意橫截面視圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的一個實(shí)施例的示意側(cè)橫截面
視圖3是根據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的另一實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)纫?br> 圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的又一實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)?視圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的又一實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)?視圖6顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的又一實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)?視圖7顯示了才艮據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的又一實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)?一見圖；以及
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的刷式密封組件的實(shí)施例的示意橫截面?zhèn)纫?圖，所述刷式密封組件包括用于將硬毛的自由端壓向匹配環(huán)的子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
除了優(yōu)選實(shí)施例或下面描述的實(shí)施例之外，本發(fā)明能以其它實(shí)施例以 及各種方式實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于本申請文件的下 述說明或附圖所示的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和零件布置。如果這里僅描述一個實(shí)施例， 關(guān)于此點(diǎn)的權(quán)利要求不應(yīng)限于該實(shí)施例。而且，除非有清楚和使人信服的 證據(jù)體現(xiàn)某種排除、限制或放棄，這里的權(quán)利要求不應(yīng)限制性地加以理解。
在圖1的典型徑向刷式密封裝置中，刷式密封10布置成偵7更毛12圍 繞軸14并且向該軸延伸，并且，硬毛的自由端與圖l所示的軸接合。
與此相反，圖2中才艮據(jù)本發(fā)明的軸向刷式密封系統(tǒng)20包括轉(zhuǎn)子22, 通常是旋轉(zhuǎn)軸，以及附裝到轉(zhuǎn)子22上與其一起轉(zhuǎn)動的匹配環(huán)24，匹配環(huán) 24包括或限定有密封面26。
軸向設(shè)置的刷式密封30的硬毛28圍繞轉(zhuǎn)子22設(shè)置，并且沿著與轉(zhuǎn)子 22的縱向軸線相同的方向軸向延伸，從而硬毛28的末梢自由端接合匹配 環(huán)24的密封表面26。甚至在匹配環(huán)24與轉(zhuǎn)子22沿著箭頭29所示的軸向 方向和/或垂直于箭頭29所示的方向移動時，硬毛28也能提供足夠的密封。
才艮據(jù)本發(fā)明的一種刷式密封的實(shí)例包括固定到(未示出的)結(jié)構(gòu)的非 旋轉(zhuǎn)元件上的靜止殼體，轉(zhuǎn)子22穿過該殼體延伸。所述的刷式密封殼體包 括前板34和背板32，保持器36夾在它們之間以保持硬毛的非自由端。參 見美國專利US6，231,047。緊固件38將背板34固定到前板32上。但是， 在其它實(shí)施例中，背板和前板可以通過焊接或其它方式相互固定。前板和 背板都不接合密封面26。對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言，刷式密封的硬毛的 殼體的其它設(shè)計是公知的。這種刷式密封元件不需要復(fù)雜的前板或背板元 件，而是在支撐殼體的槽中設(shè)置簡單的保持器。本發(fā)明的軸向刷式密封通 過大的軸向偏差維持密封。美國專利US6，231，047的柔性刷式條狀僅需要 最小的預(yù)期徑向高度以實(shí)現(xiàn)刷式密封元件。
在另一實(shí)施例中，圖3的硬毛28相對于密封面26成一定角度，從而 利用展開的硬毛，硬毛的展開是由轉(zhuǎn)子22沿圖3中箭頭31所示的方向旋 轉(zhuǎn)造成的。
在又一實(shí)例中，密封性相對于與圖4和圖5所示的轉(zhuǎn)子22的縱向軸線 L垂直的軸線A成一定角度。這種設(shè)計有助于密封，并且密封面的傾斜角 能更好地容忍軸向位移。在圖4的實(shí)例中，匹配環(huán)24'的密封面26'與硬毛 28的角度為01,此時，更高的壓力作用在硬毛的外部。這種設(shè)計對于0 層角度特別有用。由于O層角度的刷式密封的硬毛平行于軸的中心線，所 述組件更硬，并且提供了對于軸向位置的高阻抗。因此，通過使硬毛能沿 徑向運(yùn)動，同時仍然在錐形面上提供密封，在匹配環(huán)上設(shè)置角度有助于軸 向位移過程中的密封在圖5的實(shí)例中，匹配環(huán)24"的密封面26"與硬毛28 的角度為62，此時，更高的壓力作用在硬毛內(nèi)部。ei可以在0o和45o之 間，02可以在Oo和45o之間。
在另一實(shí)施例中，在高壓引起的漏風(fēng)的過程中，圖6和圖7的硬毛28
相對于密封面成一定角度，此時，鄰接背板32的硬毛趨于伸直。這種狀態(tài) 在硬毛的自由端上形成如圖所示的錐形形狀。通過使密封面26'，，和26V的 角度匹配硬毛漏風(fēng)狀態(tài)，密封在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與旋轉(zhuǎn)面基本處于線對線的狀 態(tài)。
在任意實(shí)施例和任意實(shí)踐中，這種軸向動態(tài)刷式密封很容易制造，并 且容易適應(yīng)軸的運(yùn)動。美國專利US 6，231，047公開的徑向刷式密封的刷式 條狀元件可以彎出平面卯o，從而其能用在軸向密封實(shí)踐中并且制造簡單、 經(jīng)濟(jì)。由于尺寸小，刷式密封柔性元件能輕松地集成到支撐殼體中，該支 撐殼體還具有在殼體上切出的槽和簡單的保持特征。此外，刷式密封柔性 元件的重量輕，從而能通過使用永磁體來跟蹤密封面，以形成閉合壓力。
例如，在圖8所示的實(shí)施例中，背板32包括永磁體插入件50，刷式 密封保持器36包括與永磁體50極性相同的永磁體52，用于推動保持器36， 由此將硬毛28的自由端壓靠在匹配環(huán)24的密封面26上。構(gòu)造來將硬毛 28的自由端壓靠在匹配環(huán)24的密封環(huán)26上的其它子系統(tǒng)也可以采用包括 磁體54和52的組合。
盡管本發(fā)明的具體特征在某些附圖在顯示而在另外一些附圖中沒有顯 示，但這僅僅是為了方便起見，每個特征可以與本發(fā)明的其它任意或全部 特征結(jié)合。這里所用的術(shù)語"包含"、"包括"、"具有"應(yīng)被廣義和全 面地解釋，而不限于任意物理上的互相結(jié)合。此外，本申請描述的任意實(shí) 施例不應(yīng)理解為唯一可能的實(shí)施例。對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其它實(shí) 施例是可以預(yù)料到的并且包含在所附權(quán)利要求中。
此外，在本專利的專利申請和審查過程中提交的任何修改不是對本申 請?zhí)峤粫r提出的任意權(quán)利要求要素的放棄，理性來說，不能要求所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員撰寫出文字上包含所有可能的等同物的權(quán)利要求，在修改時， 很多等同物是不可預(yù)見的，并且超出了將要^L^文棄(如果有的話)等同物 的一般解釋，進(jìn)行修改的基本原理不過是很多等同物的密切關(guān)系，并且/
或者因?yàn)橛泻芏嗥渌颍荒芤笊暾埲嗣枋鏊薷牡娜我鈾?quán)利要求要 素的某些非實(shí)質(zhì)性替代。
權(quán)利要求
1.一種軸向動態(tài)刷式密封系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子；附裝到所述轉(zhuǎn)子上且具有密封面的匹配環(huán)；以及圍繞轉(zhuǎn)子并軸向延伸的多個硬毛，所述硬毛的末梢自由端接合所述匹配環(huán)的密封面。
2. 如權(quán)利要求l所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子沿著縱 向軸線延伸，所述匹配環(huán)的密封面相對于與所述縱向軸線垂直的軸線成一 定角度。
3. 如權(quán)利要求2所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述密封面以遠(yuǎn) 離所述硬毛的方式成一定角度。
4. 如權(quán)利要求2所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述密封面以朝 向所述多更毛的方式成一定角度。
5. 如權(quán)利要求2所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于在漏風(fēng)狀態(tài)下， 所述匹配環(huán)的密封面成一定角度以便匹配所述硬毛的末梢自由端。
6. 如權(quán)利要求l所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于還包括用于所述 硬毛的殼體。
7. 如權(quán)利要求6所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括圍 繞所述硬毛的軸向延伸前板和軸向延伸背板。
8. 如權(quán)利要求7所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于還包括保持器， 用于保持夾在所迷前板和所述背板之間的所述硬毛。
9. 如權(quán)利要求6所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括子 系統(tǒng)，該子系統(tǒng)構(gòu)造成將所述^^毛的自由端壓靠在所述匹配環(huán)的密封面上。
10. 如權(quán)利要求9所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述子系統(tǒng)是 /磁性的。
11. 如權(quán)利要求10所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括 第一》茲體，還存在與所述硬毛相關(guān)的第二磁體，用于將所述硬毛的自由端 壓靠在所述匹配環(huán)的密封面上。
12. 如權(quán)利要求1所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述硬毛相對 于所述密封面成一定角度。
13. —種軸向動態(tài)刷式密封系統(tǒng)，包括 轉(zhuǎn)子；附裝到轉(zhuǎn)子且具有密封面的匹配環(huán)；以及靜止殼體，該靜止殼體包括圍繞所述轉(zhuǎn)子設(shè)置并從所述轉(zhuǎn)子延伸的多 個硬毛，所述硬毛軸向延伸并且其末梢自由端接合所述匹配環(huán)的密封面。
14. 如權(quán)利要求13所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子沿著 縱向軸線延伸，所述匹配環(huán)的密封面相對于與所述縱向軸線垂直的軸線成 一定角度。
15. 如權(quán)利要求14所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述密封面以 遠(yuǎn)離所述硬毛的方式成一定角度。
16. 如權(quán)利要求14所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述密封面以 朝向所述硬毛的方式成一定角度。
17. 如權(quán)利要求13所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于在漏風(fēng)狀態(tài)下， 所述匹配環(huán)的密封面成一定角度，以便匹配所述硬毛的末梢自由端。
18. 如權(quán)利要求13所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所迷殼體包括 圍繞所述硬毛的軸向延伸前板和軸向延伸背板。
19. 如權(quán)利要求18所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于還包括保持器， 用于將所述硬毛夾在所述前板和背板之間。
20. 如權(quán)利要求13所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所迷殼體包括 子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)構(gòu)造成將所述硬毛的自由端壓靠在所述匹配環(huán)的密封面 上。
21. 如權(quán)利要求20所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述子系統(tǒng)是 磁性的。
22. 如權(quán)利要求21所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括 第一磁體，還存在與所述硬毛相關(guān)的第二磁體，用于將所述硬毛的自由端壓靠在所述匹配環(huán)的密封面上。
23. 如權(quán)利要求9所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述硬毛相對 于所述密封面成一定角度。
24. —種軸向延伸動態(tài)刷式密封系統(tǒng)，包括構(gòu)造成圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置的多個硬毛，所述硬毛的末梢自由端接合附裝在 所述轉(zhuǎn)子上的密封面；以及用于保持所述硬毛的殼體。
25. 如權(quán)利要求24所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括 圍繞所述硬毛的軸向延伸前板和軸向延伸背板。
26. 如權(quán)利要求25所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于還包括保持器， 用于將所述硬毛夾在所述前板和背板之間。
27. 如權(quán)利要求24所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括 子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)構(gòu)造成將所述硬毛的自由端壓靠在所述匹配環(huán)的密封面 上。
28. 如權(quán)利要求27所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述子系統(tǒng)是 /磁性的。
29. 如權(quán)利要求28所述的刷式密封系統(tǒng)，其特征在于所述殼體包括 第一磁體，還存在與所述硬毛相關(guān)的第二磁體，用于將所述硬毛的自由端 壓靠在所述匹配環(huán)的密封面上。
30. —種用于一系統(tǒng)的軸向動態(tài)刷式密封，該系統(tǒng)包括附裝到轉(zhuǎn)子上 的匹配環(huán)并且限定有密封面，所述刷式密封包括圍繞所述轉(zhuǎn)子設(shè)置的多個硬毛，所述硬毛軸向延伸以接合所述匹配環(huán) 的密封面。
全文摘要
一種軸向動態(tài)刷式密封系統(tǒng)，其中，匹配環(huán)附裝到轉(zhuǎn)子上且具有密封面。刷式密封的硬毛圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置并且沿著軸向延伸，以便硬毛的末梢自由端接合匹配環(huán)的密封面。
文檔編號F02C6/08GK101371020SQ200680052658
公開日2009年2月18日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者C·特拉伯特 申請人:伊頓公司