DE102004047206B4

DE102004047206B4 - sealing arrangement

Info

Publication number: DE102004047206B4
Application number: DE200410047206
Authority: DE
Inventors: Stephan Pröstler
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: DE102004047206A1

Abstract

Dichtungsanordnung, insbesondere für eine Strömungsmaschine, zur nicht-hermetischen Abdichtung von unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen (11, 12) an einem Spalt (13) zwischen einem Rotor und einem Stator, mit einer Bürstendichtung (10), wobei die Bürstendichtung über mehrere Borsten (15) verfügt, die an einem Borstenträger (16) fixiert sind, wobei die Bürstendichtung zumindest abschnittsweise in einem Aufnahmeraum (19) angeordnet ist, der von einem Stützelement (21) und einem Deckelement (20) begrenzt ist, und wobei am Stützelement (21) anliegende Borsten (15) zusammen mit dem Stützelement (21) innerhalb des Aufnahmeraums (19) einen Teilraum (23) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Stützelement (21) mindestens einen Bohrung (24) eingebracht ist, wobei die oder jede Bohrung (24) den Teilraum (23) des Aufnahmeraums (19) mit einem stromabwärts der Bürstendichtung (10) positionierten, mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagten Raum (11) über mindestens ein Ventil (25) verbindet.A sealing arrangement, in particular for a turbomachine, for the non-hermetic sealing of differently pressurized spaces (11, 12) at a gap (13) between a rotor and a stator, with a brush seal (10), the brush seal being arranged over a plurality of bristles (15). has, which are fixed to a bristle carrier (16), wherein the brush seal is at least partially disposed in a receiving space (19) which is bounded by a support member (21) and a cover element (20), and wherein the support element (21) fitting Bristles (15) together with the support element (21) within the receiving space (19) delimiting a subspace (23), characterized in that in the support element (21) at least one bore (24) is introduced, wherein the or each bore (24 ) the subspace (23) of the receiving space (19) with a downstream of the brush seal (10) positioned, acted upon by a relatively low pressure space (11) over at least a valve (25) connects.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere für Strömungsmaschinen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a sealing arrangement, in particular for turbomachinery, according to the preamble of claim 1.

Bei Strömungsmaschinen, insbesondere bei Gasturbinen wie Flugtriebwerken, gibt es eine Reihe von Anwendungsfällen, in welchen zwei relativ zueinander bewegte Teile, nämlich ein Stator und ein Rotor der Strömungsmaschine, gegen einen die Strömungsmaschine durchströmenden Gasstrom abzudichten sind. So bestehen insbesondere Gasturbinen unter anderem aus mindestens einem Verdichter sowie mindestens einer Turbine, wobei der oder jeder Verdichter sowie die oder jede Turbine einen Rotor aufweist, der gegenüber einem feststehenden Stator rotiert. Bei dem Stator handelt es sich dann insbesondere um ein feststehendes Gehäuse, dem feststehende Leitschaufeln zugeordnet sind. Dem Rotor einer Turbine bzw. eines Verdichters sind Laufschaufeln zugeordnet, die sich zusammen mit dem Rotor gegenüber den feststehenden Leitschaufeln sowie dem feststehenden Gehäuse drehen.at Turbomachinery, In particular, in gas turbines such as aircraft engines, there are a number of Applications, in which two relatively moving parts, namely a Stator and a rotor of the turbomachine, against a turbomachine flowing through Gas flow are sealed. Thus, in particular gas turbines under another of at least one compressor and at least one turbine, wherein the or each compressor and the or each turbine one Rotor facing the opposite a fixed stator rotates. The stator is then, in particular, a fixed housing, the fixed vanes assigned. The rotor of a turbine or a compressor are associated with blades, which, together with the rotor opposite the fixed vanes and fixed housing.

Zur Optimierung des Wirkungsgrads von insbesondere Gasturbinen ist es unter anderem erforderlich, Leckageströmungen zwischen dem rotierenden Rotor und dem feststehenden Stator von Verdichter und Turbine zu minimieren. Hierbei muss insbesondere ein Spalt zwischen radial innenliegenden Enden der feststehenden Leitschaufeln und dem sich drehenden Rotor abgedichtet werden. Eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Spalts zwischen den radial innenliegenden Enden der feststehenden Leitschaufeln und dem sich drehenden Rotor bezeichnet man auch als „inner air seal”. Ein weiterer abzudichtender Spalt befindet sich zum Beispiel zwischen den radial außenliegenden Enden der rotierenden Laufschaufeln und dem feststehenden Gehäuse. Eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Spalts zwischen den radial außenliegenden Enden der rotierenden Laufschaufeln und dem Gehäuse bezeichnet man auch als „outer air seal”.to Optimizing the efficiency of particular gas turbines is it required among other things, leakage flows between the rotating Rotor and the fixed stator of compressor and turbine too minimize. In particular, a gap between radial inboard ends of the stationary vanes and the rotating one Rotor to be sealed. A sealing arrangement for sealing the gap between the radially inner ends of the stationary vanes and the rotating rotor is also referred to as "inner air seal ". Another gap to be sealed is, for example, between the radially outer Ends of the rotating blades and fixed housing. A Sealing arrangement for sealing the gap between the radial external Ends of the rotating blades and the housing are also referred to as "outer air seal ".

Darüber hinaus sind weitere Spalte zwischen einem rotierenden Rotor und einem feststehenden Stator abzudichten. Dichtungsanordnungen zwischen einem Rotor und einem Stator werden auch als dynamische Dichtungsanordnungen bezeichnet.Furthermore are more gaps between a rotating rotor and a fixed stator seal. Sealing arrangements between a rotor and a Stators are also referred to as dynamic sealing arrangements.

Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, dynamische Dichtungsanordnungen zur nicht-hermetischen Abdichtung von unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen im Bereich eines Spalts zwischen einem Rotor und einem Stator als Bürstendichtung auszubilden. Als Stand der Technik, der Bürstendichtungen zeigt, sei hier auf die DE 195 27 605 C2 verwiesen. So zeigt dieser Stand der Technik eine Bürstendichtung, die zwei Räume im Bereich eines Spalts gegeneinander abdichtet. Die Bürstendichtung gemäß DE 195 27 605 C2 wird von mehreren drahtartigen Borsten gebildet, die um einen Borstenträger gewickelt sind, wobei der Borstenträger aus einem Kern und einem Klemmring besteht. Die Einheit aus Borstenträger und Borsten, welche die eigentliche Bürstendichtung bildet, ist in einem Aufnahmeraum angeordnet. Der Aufnahmeraum wird von einem Stützring und einem Deckring begrenzt, wobei der Stützring stromabwärts der abzudichtenden Leckageströmung auf der Seite niedrigeren Drucks und der Deckring stromaufwärts der abzudichtenden Leckageströmung auf der Seite höheren Drucks positioniert ist. Die Borsten der Bürstendichtung liegen abschnittsweise auf dem Stützring auf und begrenzen zusammen mit dem Stützring innerhalb des Aufnahmeraums einen Teilraum.From the prior art, it is already known to form dynamic seal assemblies for non-hermetic sealing of different pressurized spaces in the region of a gap between a rotor and a stator as a brush seal. As state of the art, the brush seals shows, here on the DE 195 27 605 C2 directed. Thus, this prior art shows a brush seal, which seals two spaces in the region of a gap against each other. The brush seal according to DE 195 27 605 C2 is formed by a plurality of wire-like bristles, which are wound around a bristle carrier, wherein the bristle carrier consists of a core and a clamping ring. The unit of bristle carrier and bristles, which forms the actual brush seal, is arranged in a receiving space. The receiving space is bounded by a support ring and a cover ring, wherein the support ring is positioned downstream of the leak pressure to be sealed on the lower pressure side and the cover ring upstream of the leak pressure to be sealed on the higher pressure side. The bristles of the brush seal are partially on the support ring and limit together with the support ring within the receiving space a subspace.

Während des Betriebs einer derartigen Bürstendichtung kann sich aufgrund strömungstechnischer Effekte eine radiale Durchbiegung der Borsten in Richtung auf den Rotor einstellen. Die Durchbiegung der Borsten der Bürstendichtung in Richtung auf den Rotor aufgrund strömungstechnischer Effekte, die in erster Linie durch ein radiales Druckprofil innerhalb der Bürstendichtung sowie durch eine Anstellung bzw. Schrägstellung der Borsten der Bürstendichtung in Umfangsrichtung verursacht werden, bezeichnet man auch als ”Blow-Down”-Effekt. Bedingt durch den ”Blow-Down”-Effekt werden die Borsten der Bürstendichtung in radialer Richtung auf den Rotor bewegt, sodass es zu einer stärkeren Schließung des abzudichtenden Spalts zwischen dem Rotor und dem Stator kommt. Ist der abzudichtende Spalt bereits kleiner als die radiale Durchbiegung der Borsten oder ist der Rotor bereits in Kontakt mit den Borsten der Bürstendichtung, so wird durch den ”Blow-Down”-Effekt die Anpresskraft der Borsten auf den Rotor erhöht, sodass sich letztendlich die Reibkräfte zwischen den Borsten der Bürstendichtung und dem Rotor erhöhen. Hierdurch entsteht zusätzliche Reibungswärme. Die zusätzliche Reibungswärme bewirkt einen erhöhten Verschleiß der Bürstendichtung und kann unter ungünstigen Betriebsbedingungen eine Beschädigung der Bürstendichtung verursachen. Bislang ist aus dem Stand der Technik keine Bürstendichtung bekannt, die dem ”Blow-Down”-Effekt Rechnung trägt.During the Operation of such a brush seal may be due to fluidic Effects a radial deflection of the bristles in the direction of the Adjust the rotor. The deflection of the bristles of the brush seal towards the rotor due to fluidic effects, the primarily by a radial pressure profile within the brush seal and by employment or inclination of the bristles of the brush seal caused in the circumferential direction, is also referred to as a "blow-down" effect. Due to the "blow-down" effect become the bristles of the brush seal moved in the radial direction on the rotor, causing a stronger closure of the to be sealed gap between the rotor and the stator comes. is the gap to be sealed is already smaller than the radial deflection the bristles or the rotor is already in contact with the bristles the brush seal, this is due to the "blow-down" effect increases the contact pressure of the bristles on the rotor, so ultimately the friction forces between the bristles of the brush seal and increase the rotor. This creates additional Frictional heat. The additional frictional heat causes an increased Wear the brush seal and can be unfavorable Operating conditions damage the brush seal cause. So far, the prior art no brush seal known the the "blow-down" effect Takes into account.

Aus der Druckschrift DE 100 60 656 A1 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, welche eine Labyrinthdichtung mit einer Bürstendichtung kombiniert. Die Bürstendichtung weist einen Kanal auf, durch den ein Druckmedium in einen Raum zwischen den Borsten und einem Stützelement einleitbar ist, um die Anlage- und Reibkräfte an den Borsten zu beeinflussen.From the publication DE 100 60 656 A1 a seal assembly is known which combines a labyrinth seal with a brush seal. The brush seal has a channel through which a pressure medium in a space between the bristles and a support element can be introduced to influence the investment and friction forces on the bristles.

Die Druckschrift EP 1 231 416 A2 offenbart eine Dichtungsanordnung, welche an Stelle von Borsten dünne, gestapelte Plättchen verwendet. Stützelemente auf der Seite niedrigeren Druckes können mit Durchtrittskanälen versehen sein.The publication EP 1 231 416 A2 discloses a sealing arrangement which instead of Bristles thin, stacked platelets used. Support elements on the lower pressure side may be provided with passageways.

Die Druckschrift DE 696 15 131 T2 schützt eine Bürstendichtung mit Druckausgleichskanälen von der Seite höheren Drucks in den Raum zwischen den Borsten und einem Stützelement.The publication DE 696 15 131 T2 protects a brush seal with pressure equalization channels from the higher pressure side into the space between the bristles and a support element.

Die Druckschrift US 6 457 719 B1 schützt eine Bürstendichtung mit Kanälen, welche durch das Stützelement in einen Raum niedrigeren Drucks führen.The publication US 6,457,719 B1 protects a brush seal with channels that lead through the support element in a space of lower pressure.

Die Druckschrift US 5 318 309 A schützt eine Dichtungsanordnung mit mindestens zwei in Reihe positionierten Bürstendichtungen. Zur Strömungsberuhigung sind zwischen den Bürstendichtungen gelochte Platten angeordnet.The publication US 5,318,309 A protects a seal assembly with at least two brush seals positioned in series. For flow calming perforated plates are arranged between the brush seals.

Die Druckschrift US 5 308 088 A schützt eine Bürstendichtung mit einem Stützelement, welches flexibel verbundene Stützringe mit Durchtrittsöffnungen aufweist.The publication US Pat. No. 5,308,088 protects a brush seal with a support member having flexibly connected support rings with openings.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Dichtungsanordnung zu schaffen. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die eingangs genannte Dichtungsanordnung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß ist in das Stützelement mindestens einen Bohrung eingebracht, wobei die oder jede Bohrung den Teilraum des Aufnahmeraums mit einem in Richtung der abzudichtenden Leckageströmung gesehen stromabwärts der Bürstendichtung positionierten, mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagten Raum über mindestens ein Ventil verbindet. Bei einer Temperaturerhöhung im Bereich des Spalts öffnet das oder jedes Ventil selbsttätig und bewirkt so einen Druckausgleich zwischen dem Teilraum des Aufnahmeraums und dem stromabwärts der Bürstendichtung positionierten Raum. Nach einer hierdurch bewirkten Temperaturerniedrigung im Bereich des Spalts schließt das oder jedes Ventil selbsttätig und trennt den Teilraum des Aufnahmeraums von dem stromabwärts der Bürstendichtung positionierten Raum ab.Of these, Based on the present invention, the problem underlying to create a novel seal assembly. This problem will solved by that the above-mentioned sealing arrangement by the features of the characterizing part of patent claim 1 is further developed. According to the invention is in the support element at least introduced a bore, wherein the or each bore the subspace the receiving space seen in the direction of the leak flow to be sealed downstream the brush seal positioned, subjected to a relatively low pressure Room over at least one valve connects. At a temperature increase in the range of the gap opens the or each valve automatically and thus causes a pressure equalization between the subspace of the receiving space and the downstream the brush seal positioned room. After a temperature reduction caused thereby in the area of the gap closes the or each valve automatically and separates the subspace of the receiving space from the downstream of the brush seal positioned room.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, mindestens eine Bohrung in das Stützelement der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung derart einzubringen, dass der von den Borsten und dem Stützelement innerhalb des Aufnahmeraums begrenzte Teilraum über die oder jede Bohrung unter Zwischenschaltung mindestens eines Ventils mit dem stromabwärts der Bürstendichtung angeordneten Raum, der von einem relativ niedrigem Druck beaufschlagt ist, verbunden wird. Abhängig von der Temperatur im Bereich der Bürstendichtung öffnet oder schließt das oder jedes Ventil, wobei bei einem geöffneten Ventil der Teilraum des Aufnahmeraums mit dem stromabwärts der Bürstendichtung positionierten Raum verbunden ist, und wobei bei geschlossenen Ventilen dieser Teilraum von dem stromabwärts der Bürstendichtung positionierten Raum getrennt ist. Erhöht sich aufgrund des ”Blow-Down”-Effekts die Reibung im Bereich der Bürstendichtung, so tritt eine Temperaturerhöhung im Bereich des Ventils auf, was letztendlich für ein öffnen des Ventils sorgt. Der bei geöffnetem Ventil stattfindende Druckausgleich zwischen dem Teilraum innerhalb des Aufnahmeraums und dem stromabwärts der Bürstendichtung positionierten Raum wirkt dem ”Blow-Down”-Effekt entgegen. Die Reibkraft zwischen den Borsten der Bürstendichtung und dem Rotor nimmt hierdurch ab, wodurch sich auch die Reibung zwischen den Borsten der Bürstendichtung und dem Rotor verringert und letztendlich die Temperatur im Bereich der Bürstendichtung sinkt. Bei sinkendem Temperaturen im Bereich der Büstendichtung schließt das oder jedes Ventil, sodass die oder jede Bohrung wieder verschlossen wird und der Druck innerhalb des Teilraums des Aufnahmeraums wieder ansteigen kann. Der ”Blow-Down”-Effekt drückt dann wieder die Borsten in Richtung auf den Rotor. Das Schließen sowie Öffnen des oder jedes Ventils aufgrund der Temperaturänderungen erfolgt selbsttätig, sodass die erfindungsgemäße Bürstendichtung die radiale Durchbiegung der Borsten in Richtung auf den Rotor selbsttätig reguliert. Die erfindungsgemäße Bürstendichtung unterliegt einem wesentlich geringeren Verschließ und verfügt daher über eine deutlich höhere Lebensdauer.in the For the purposes of the present invention, it is proposed, at least a hole in the support element the seal assembly according to the invention so bring in that of the bristles and the support element within the receiving space limited subspace over the or each hole below Interposition of at least one valve with the downstream of the Brush seal arranged Room, which is acted upon by a relatively low pressure connected becomes. Depending on the temperature in the area of the brush seal opens or includes the or each valve, wherein in an open valve, the subspace of the receiving space with the downstream of the brush seal positioned Room is connected, and with closed valves this Subspace of the downstream the brush seal separated room is separated. Increases due to the "blow-down" effect the friction in the area of the brush seal, so occurs a temperature increase in the area of the valve, which ultimately causes the valve to open. Of the when open Valve taking place pressure equalization between the subspace inside of the receiving space and the downstream of the brush seal positioned Space affects the "blow-down" effect opposite. The frictional force between the bristles of the brush seal and the rotor thereby decreases, which also causes the friction between the bristles of the brush seal and reduces the rotor and ultimately the temperature in the range the brush seal sinks. With decreasing temperatures in the area of the bust seal closes the or each valve so that the or each hole is closed again and the pressure within the subspace of the receiving space increases again can. The "blow-down" effect presses then again the bristles towards the rotor. Closing and opening the or each valve due to the temperature changes takes place automatically, so the brush seal according to the invention the radial deflection of the bristles in the direction of the rotor is automatically regulated. The brush seal according to the invention is subject to a much lower closure and therefore has a much longer life.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das oder jedes Ventil im Bereich des Spalts benachbart zu auf dem Rotor aufstehenden, freien Enden der Borsten positioniert.To An advantageous development of the invention is the or each Valve in the region of the gap adjacent to standing on the rotor, free Ends of the bristles positioned.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. An embodiment of the invention is without limitation to be closer to the drawing explained. Showing:

1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung. 1 a cross section through a seal assembly according to the invention.

Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 in größerem Detail beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG 1 described in more detail.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Bürstendichtung 10, die der Abdichtung von unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen 11 und 12 an einem Spalt 13 zwischen einem nicht-dargestellten Rotor sowie einem ebenfalls nichtdargestellten Stator dient. Die Richtung einer abzudichtenden Leckageströmung durch den abzudichtenden Spalt 13 ist in 1 durch einen Pfeil 14 visualisiert, woraus folgt, dass es sich bei dem Raum 12 stromaufwärts der Bürstendichtung 10 um einen mit einem relativ hohen Druck beaufschlagen Raum und bei dem Raum 11 stromabwärts der Bürstendichtung 10 um einen mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagten Raum handelt. Der Druck innerhalb des Raums 12 ist demnach größer als der Druck innerhalb des Raums 11. 1 shows a brush seal according to the invention 10 , the sealing of differently pressurized spaces 11 and 12 at a gap 13 between a non-illustrated rotor and a likewise not shown stator is used. The direction of a leak to be sealed flow through the gap to be sealed 13 is in 1 through an arrow 14 visualized, which implies that it is the space 12 upstream of the brush seal 10 around a room with a relatively high pressure and in the room 11 downstream of the brush seal 10 is a space subjected to a relatively low pressure. The pressure inside the room 12 is therefore greater than the pressure within the room 11 ,

Die erfindungsgemäße Bürstendichtung 10 verfügt über mehrere drahtartige Borsten 15, die an einem Borstenträger 16 fixiert sind. Der Borstenträger 16 wird von einem Kern 17 gebildet, um welchen die Borsten 15 gewickelt sind, wobei die Borsten 15 am Kern 17 über einen Klemmring 18 fixiert sind. Die Einheit aus Borsten 15 sowie Borstenträger 16 ist innerhalb eines Aufnahmeraums 19 positioniert, wobei der Aufnahmeraum 19 von einem Deckelement 20 sowie einem Stützelement 21 begrenzt wird. Das Deckelement 20 wird auch als Deckplatte und das Stützelement 21 als Stützplatte bezeichnet.The brush seal according to the invention 10 has several wire-like bristles 15 attached to a bristle carrier 16 are fixed. The bristle carrier 16 gets from a core 17 formed around which the bristles 15 are wound, with the bristles 15 at the core 17 via a clamping ring 18 are fixed. The unit of bristles 15 as well as bristle carrier 16 is inside a recording room 19 positioned, the receiving space 19 from a cover element 20 and a support element 21 is limited. The cover element 20 is also called cover plate and the support element 21 referred to as a support plate.

Wie 1 entnommen werden kann, ist das Deckelement 20 stromaufwärts der Borsten 15 und damit auf der Seite höheren Drucks und das Stützelement 21 stromabwärts der Borsten 15 und damit auf der Seite niedrigeren Drucks angeordnet. Die Borsten 15 ragen mit freien Enden 22 aus dem Aufnahmeraum 19 heraus und liegen mit diesen freien Enden 22 auf dem nichtdargestellten Rotor auf. Wie 1 entnommen werden kann, stützen sich die Borsten 15 zumindest abschnittsweise an dem Stützelement 21 ab bzw. liegen an demselben an, wobei die Borsten 15 zusammen mit dem Stützelement 21 einen Teilraum 23 innerhalb des Aufnahmeraums 19 begrenzen. Die Borsten 15 sind vorzugsweise in Umfangsrichtung angestellt.As 1 can be removed, is the cover element 20 upstream of the bristles 15 and thus on the higher pressure side and the support element 21 downstream of the bristles 15 and thus arranged on the side of lower pressure. The bristles 15 protrude with free ends 22 from the recording room 19 out and lie with these free ends 22 on the not shown rotor. As 1 can be removed, the bristles are based 15 at least in sections on the support element 21 from or lie on the same, wherein the bristles 15 together with the support element 21 a subspace 23 within the recording room 19 limit. The bristles 15 are preferably employed in the circumferential direction.

Während des Betriebs der Bürstendichtung 10 kann aufgrund strömungstechnischer Effekte der Druck innerhalb des Teilraums 23 des Aufnahmeraums 19 ansteigen, wodurch die Borsten 15 der Bürstendichtung 10 stärker in Richtung auf den Rotor gedrückt werden. Hierdurch erhöht sich die Anstellkraft der Borsten 15 an den Rotor und die Reibung zwischen den freien Enden 22 der Borsten 15 sowie dem nicht-dargestellten Rotor. Diesen Effekt bezeichnet man als ”Blow-Down”-Effekt.During operation of the brush seal 10 may due to fluidic effects of the pressure within the subspace 23 of the recording room 19 rise, causing the bristles 15 the brush seal 10 pressed more towards the rotor. This increases the contact force of the bristles 15 to the rotor and the friction between the free ends 22 the bristles 15 and the non-illustrated rotor. This effect is called a "blow-down" effect.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, in das Stützelement 21 der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung mindestens eine Bohrung 24 einzubringen, die den Teilraum 23 innerhalb des Aufnahmeraums 19 mit dem in Richtung der abzudichtenden Leckageströmung stromabwärts der Bürstendichtung 10 positionierten Raum 11, der mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagt ist, über mindestens ein Ventil 25 verbindet. Wie 1 entnommen werden kann, mündet die Bohrung 24 im Bereich des Spalts 13 in den mit dem relativ niedrigen Druck beaufschlagen Raum 11. Das Ventil 25 ist dabei im Bereich des Spalts 13 benachbart zu den freien Enden 22 der Borsten 15 positioniert. Das oder jedes Ventil 25 ist aus einem temperatursensitiven Werkstoff, vorzugsweise aus einem Bimetall, gebildet, sodass sich das oder jedes Ventil 25 selbsttätig sowie temperaturabhängig öffnen oder schließen kann.For the purposes of the present invention, it is now proposed in the support element 21 the seal assembly according to the invention at least one bore 24 to bring in the subspace 23 within the recording room 19 with the leakage flow to be sealed downstream of the brush seal 10 positioned room 11 , which is subjected to a relatively low pressure, via at least one valve 25 combines. As 1 can be removed, the hole opens 24 in the area of the gap 13 in the room with the relatively low pressure apply 11 , The valve 25 is in the area of the gap 13 adjacent to the free ends 22 the bristles 15 positioned. The or each valve 25 is formed of a temperature-sensitive material, preferably of a bimetal, so that the or each valve 25 can open or close automatically and temperature-dependent.

Werden nun bei der erfindungsgemäßen Bürstendichtung 10 bedingt durch den oben beschriebenen ”Blow-Down”-Effekt die Borsten 15 stärker auf den Rotor gedrückt und erhöht sich so die Reibung zwischen den Borsten 15 und dem nicht-dargestellten Rotor, so tritt im Bereich des Spalts 13 eine Temperaturerhöhung auf. Bedingt durch die Temperaturerhöhung im Bereich des Spalts 13 erwärmt sich auch das oder jedes Ventil 25, wobei bei Über schreiten einer Grenztemperatur das oder jedes Ventil 25 selbsttätig öffnet und hierdurch den Teilraum 23 des Aufnahmeraums 19 mit dem stromabwärts der Bürstendichtung 10 positionierten Raum 11 verbindet. In diesem Fall tritt dann ein Druckausgleich zwischen dem Teilraum 23 und dem stromabwärts der Bürstendichtung 10 positionierten Raum 11 ein.Will now be in the brush seal according to the invention 10 due to the "blow-down" effect described above, the bristles 15 pressed more strongly on the rotor and thus increases the friction between the bristles 15 and the non-illustrated rotor, so occurs in the region of the gap 13 a temperature increase. Due to the temperature increase in the region of the gap 13 Also, the or each valve heats up 25 , In case of exceeding a limit temperature, the or each valve 25 automatically opens and thereby the subspace 23 of the recording room 19 with the downstream of the brush seal 10 positioned room 11 combines. In this case, then a pressure equalization occurs between the subspace 23 and the downstream of the brush seal 10 positioned room 11 one.

Bedingt durch diesen Druckausgleich im Teilraum 23 des Aufnahmeraums 19 wird dem ”Blow-Down”-Effekt entgegengewirkt und die Borsten 15 der Bürstendichtung 10 werden weniger stark auf den Rotor gedrückt. Hierdurch verringert sich dann auch die Reibung zwischen den Borsten 15 und dem nicht-dargestellten Rotor, sodass die Temperatur innerhalb des Spalts 13 wieder abnimmt. Bei Unterschreiten einer Grenztemperatur schließt dann wiederum selbsttätig das oder jedes Ventil 25, wodurch der Teilraum 23 des Aufnahmeraums 19 vom stromabwärts der Bürstendichtung 10 positionierten Raum 11 abgetrennt wird und der Druck innerhalb des Teilsraums 23 wieder ansteigen kann. Die Borsten 15 der Bürstendichtung 10 werden dann wiederum stärker auf den Rotor gedrückt.Due to this pressure equalization in the subspace 23 of the recording room 19 is counteracted the "blow-down" effect and the bristles 15 the brush seal 10 are pressed less strongly on the rotor. This also reduces the friction between the bristles 15 and the non-illustrated rotor, so that the temperature within the gap 13 decreases again. Falling below a limit temperature in turn closes automatically or the valve 25 , causing the subspace 23 of the recording room 19 from the downstream of the brush seal 10 positioned room 11 is separated and the pressure within the part space 23 can rise again. The bristles 15 the brush seal 10 are then pressed more strongly on the rotor.

Die erfindungsgemäße Büstendichtung 10 reguliert demnach selbsttätig bzw. eigenständig die radiale Durchbiegung der Borsten 15 und kann so vermeiden, dass die Borsten 15 der Bürstendichtung 10 durch den ”Blow-Down”-Effekt übermäßig stark beansprucht oder gar beschädigt werden.The brush seal according to the invention 10 accordingly regulates automatically or independently the radial deflection of the bristles 15 and so can avoid the bristles 15 the brush seal 10 be overstressed or even damaged by the "blow-down" effect.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kommt vorzugsweise in Strömungsmaschinen, besonders bevorzugt in Gasturbinen wie Flugtriebwerken, zum Einsatz. Bedingt durch das Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Bürstendichtung ist es nunmehr möglich, Bürstendichtungen an Positionen innerhalb einer Gasturbine einzusetzen, an denen zusätzliche Wärmeeinbringung durch Reibung unbedingt vermieden werden muss, an denen jedoch eine gute Abdichtung erforderlich ist.The sealing arrangement according to the invention is preferably used in turbomachines, particularly preferably in gas turbines such as aircraft engines. Due to the design principle of the brush seal according to the invention, it is now possible to use brush seals at positions within a gas turbine, where additional heat input by friction must absolutely be avoided, but where a good seal is required.

1010: Bürstendichtungbrush seal
1111: Raumroom
1212: Raumroom
1313: Spaltgap
1414: Pfeilarrow
1515: Borstenbristles
1616: Borstenträgerbristle carrier
1717: Kerncore
1818: Klemmringclamping ring
1919: Aufnahmeraumaccommodation space
2020: Deckelementcover element
2121: Stützelementsupport element
2222: EndeThe End
2323: Teilraumsubspace
2424: Bohrungdrilling
2525: VentilValve

Claims

Sealing arrangement, in particular for a turbomachine, for the non-hermetic sealing of differently pressurized spaces ( 11 . 12 ) at a gap ( 13 ) between a rotor and a stator, with a brush seal ( 10 ), wherein the brush seal over several bristles ( 15 ) attached to a bristle carrier ( 16 ) are fixed, wherein the brush seal at least partially in a receiving space ( 19 ) arranged by a support element ( 21 ) and a cover element ( 20 ), and wherein on the support element ( 21 ) adjacent bristles ( 15 ) together with the support element ( 21 ) within the recording room ( 19 ) a subspace ( 23 ), characterized in that in the support element ( 21 ) at least one bore ( 24 ), wherein the or each bore ( 24 ) the subspace ( 23 ) of the recording room ( 19 ) with a downstream of the brush seal ( 10 ) positioned at a relatively low pressure space ( 11 ) via at least one valve ( 25 ) connects.

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the or each bore ( 24 ) in the region of the gap ( 13 ) in the space subjected to the relatively low pressure ( 11 ) opens.

Sealing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the or each valve ( 25 ) in the region of the gap ( 13 ) adjacent to the rotor free ends ( 22 ) of the bristles ( 15 ) is positioned.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that each bore ( 24 ) one valve each ( 25 ), each valve ( 25 ) the corresponding hole ( 24 ) opens or closes depending on the temperature.

Sealing arrangement according to claim 4, characterized in that the or each valve ( 25 ) is formed of a bimetallic material.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that at a by stripping the free ends ( 22 ) of the bristles ( 25 ) on the rotor caused temperature increase in the region of the gap ( 13 ) the or each valve ( 25 ) and so a pressure equalization between the subspace ( 23 ) of the recording room ( 19 ) with the space positioned downstream of the brush seal ( 11 ) causes.

Sealing arrangement according to claim 6, characterized in that after a temperature reduction in the region of the gap caused thereby ( 13 ) the or each valve ( 15 ) closes and so the subspace ( 23 ) of the recording room ( 19 ) from the space positioned downstream of the brush seal ( 11 ) separates.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bristles ( 15 ) of the brush seal are made in the circumferential direction.

flow machine with at least one sealing arrangement according to one of claims 1 to 8th.

Gas turbine, in particular aircraft engine, with at least A sealing arrangement according to one of claims 1 to 8.