DE19527781C1

DE19527781C1 - Brush seal for gas turbine engine

Info

Publication number: DE19527781C1
Application number: DE19527781A
Authority: DE
Inventors: Alfons Grall; Uwe Michel; Edgar Pfister; Lothar Reisinger; Thomas Miller
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2015-07-29

Abstract

Brush seal arrangement having a device (7, 8, 9) upstream of the brush seal for the break up of an eddy flow created by the engine rotor (2). The device is formed by a partially flow-permeable annular body (11) open to the fluid space (R1) of higher pressure (P1). The annular body, together with the end of a bar (5) opposite the rotor surface, enclose an axial annular channel (15') connected to the axial gap (S) in front of the brush (B). The annular body is made as a metal sponge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstendichtung für Turbomaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a brush seal for turbomachinery according to the Preamble of claim 1.

Bürstendichtungen der genannten bekannten Art (DE 39 07 614 A1 und US 51 06 104) kommen bei Turbo maschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerken, zum Einsatz, um fluidisch unter schiedlich druckbeaufschlagte Räume an Umfangsspalten, z. B. zwischen einem Ma schinengehäuse und dem Rotor oder einer Maschinenwelle, mit möglichst geringem Leckfluß gegeneinander abzudichten. Dabei sollen z. B. aus Rotorunwuchten resultie rende exzentrische Rotor- oder Wellenpositionen relativ zum Gehäuse durch eine ela stische und bewegliche Borstennachführung ausgeglichen werden können.Brush seals of the known type mentioned (DE 39 07 614 A1 and US 51 06 104) come from Turbo machines, in particular gas turbine engines, for use in fluidically under different pressurized spaces on circumferential gaps, e.g. B. between a Ma machine housing and the rotor or a machine shaft, with as little as possible Seal leakage flow against each other. Here, z. B. resultie from rotor imbalance eccentric rotor or shaft positions relative to the housing by an ela tical and movable bristle tracking can be compensated.

Wesentlicher Mangel zur genannten wie auch zu anderweitig bekannten Bürstendich tungen ist es, daß als Folge der Wellenrotation die Borsten der Bürstendichtung einer rotierenden Wirbelströmung ausgesetzt sind, die sich auf die Form und die gewollte geometrische Anordnung der Bürste, und somit auf die Dichtwirkung negativ auswirkt. Besonders negativ wirkt sich die Wirbelströmung auf die örtliche Position der freien einen Enden der Borsten aus, die gegenüber den Enden von Führungsstegen in Rich tung auf die Rotor- oder Wellenoberfläche vorstehen. Eine zuverlässige, leckagearme Primärdichtung ist somit nicht gewährleistet. Die genannte Wirbelströmung und deren nachteilhafte Folgen sind auch an der Niederdruckseite der Dichtung nicht auszu schließen. Außerdem kann die Entstehung individueller und besonders ausgeprägter Wirbelarten und -Geometrien durch spezielle wellenseitige Oberflächengeometrien und -anbauten (Schrauben, Sicken, Abstufungen) zusätzlich begünstigt werden.Significant defect to the brushes mentioned as well as to other known ones it is that, as a result of the shaft rotation, the bristles of the brush seal one rotating eddy currents are exposed, which affect the shape and the intended geometric arrangement of the brush, and thus has a negative effect on the sealing effect. The vortex flow has a particularly negative effect on the local position of the free one one end of the bristles, which is opposite the ends of guide bars in Rich protruding onto the rotor or shaft surface. A reliable, low leakage Primary sealing is therefore not guaranteed. The vortex flow mentioned and their disadvantageous consequences cannot be avoided on the low-pressure side of the seal either shut down. In addition, the emergence can be more individual and particularly pronounced Vertebrae types and geometries through special shaft-side surface geometries and attachments (screws, beads, gradations) are additionally favored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstendichtung nach der eingangs genannten Gattung anzugeben, die im Hinblick auf eine von der Welle hervorgerufene rotierende Wirbelströmung bzw. Wirbelausbildung die Aufrechterhaltung von Form und Geometrie der Borsten zwecks optimaler Abdichtung gewährleistet. The invention has for its object a brush seal after the beginning to specify the genus mentioned, with regard to a caused by the wave rotating vortex flow or vortex formation maintaining shape and Bristle geometry ensured for optimal sealing.

Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentan spruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.The task is with the features of the labeling part of the patent claim 1 solved according to the invention.

Durch die Erfindung kann eine im Raum höheren Druckes, vor der Einrichtung der Dichtung, vom rotierenden Rotor erzeugte rotierende Wirbelströmung weitestgehend aufgelöst und im wesentlichen bezüglich ihres ursprünglichen Energieinhaltes aufge zehrt werden. Aus der Wirbelströmung fließt somit ein wesentlicher Teil nunmehr schon relativ beruhigten Fluids in den axialen Ringkanal vor der Dichtung (Borstenbün del) ab, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, z. B. Luft, erhöht wird, bei zugleich damit einhergehender Druckabsenkung im axialen Ringkanal, relativ zum höheren Druckniveau, das im Raum bzw. Ringraum vor der Einrichtung herrscht. Der axiale Ringkanal stellt eine zusätzliche "Beruhigungsstrecke" für das aus dem Raum höheren Druckes gegen das Borstenbündel abfließende Fluid dar. Ein übriger Anteil aus der rotierenden Wirbelströmung fließt zwecks der genannten Wirbelberuhigung bzw. -auflösung seitlich in die Einrichtung ab und strömt im wesentlichen in radialer Richtung längs der radial inneren Umfangsfläche der Einrichtung in den axialen Ring spalt ab.Through the invention, a higher pressure in the room, before the establishment of the Seal, rotating vortex flow generated by the rotating rotor as far as possible resolved and essentially resolved with regard to their original energy content be consumed. A substantial part now flows from the vortex flow already relatively calmed down fluids in the axial ring channel in front of the seal ( del) in which the flow rate of the fluid, e.g. B. air, is increased at at the same time associated pressure reduction in the axial ring channel, relative to higher pressure level prevailing in the room or annulus in front of the facility. Of the axial ring channel provides an additional "calming section" for getting out of the room of higher pressure against the bristle bundle flowing fluid. A remaining portion from the rotating vortex flow flows for the purpose of calming the vortex or resolution laterally into the device and flows essentially in a radial Direction along the radially inner peripheral surface of the device in the axial ring split off.

Gemäß Anspruch 2 kann es sich bei der Einrichtung vorteilhafterweise um einen porös kanalisierten Ringkörper handeln.According to claim 2, the device can advantageously be porous channeled ring body act.

Bei der Erfindung sind die Borsten eines Borstenbündels über den jeweils größeren Teil ihrer Längenerstreckung hinweg zwischen axial beabstandeten Stegen geführt und gegenüber den Druckräumen abgeschirmt. Der in Anspruch 1 erwähnte Axial spalt S, kann von kleinerer Spaltweite - als später durch die Figuren verdeutlicht - aus geführt werden und im wesentlichen mit ca. einem Zehntel der maximalen Breite des Borstenbündels bemessen werden. Dieser Axialspalt S verhindert eine örtliche Ein zwängung der Borsten zwischen den beiden Stegen und gewährleistet ein benötigtes Mindestspiel der Borsten in Umfangs- und axialer Richtung. Außerdem kann über diesen Axialspalt eine umfänglich gleichförmige Fluiddruckverteilung an der stromauf liegenden Umfangsseite des Borstenbündels erzielt werden. In the invention, the bristles of a bundle of bristles are larger than the larger ones Part of their length extending between axially spaced webs and shielded from the pressure rooms. The axial mentioned in claim 1 gap S, can have a smaller gap width - as later illustrated by the figures be performed and essentially with about a tenth of the maximum width of the Bristle bundle are dimensioned. This axial gap S prevents local on squeezing the bristles between the two webs and ensures a necessary Minimum play of the bristles in the circumferential and axial directions. In addition, about this axial gap a circumferentially uniform fluid pressure distribution at the upstream lying circumferential side of the bristle bundle can be achieved.

Eine vorteilhafte Einrichtung, die sich mit Anspruch 2 aus Anspruch 3 ergibt, besteht aus einem metallischen Schwamm, dessen poröse Struktur der Wirbelaufzehrung wie aber auch der Führung des Fluids durch den Ringkörper hindurch in Richtung auf den axialen Ringkanal angepaßtwerden kann. Der Schwamm kann aus einem metalli schen Leichtbaumaterial, z. B. einem Titan-Aluminid mit globularer Zellstruktur, gefer tigt sein. Er kann auch hohlkugelartig in mehreren Sinterschritten aus einer intermetal lischen Verbindung oder deren Legierungen gefertigt werden. Durch die Hohlkugel struktur kann die Porosität bzw. eine entsprechende Kanalisierung bei der Fertigung berücksichtigt werden.An advantageous device, which results from claim 3 with claim 2, consists from a metallic sponge, the porous structure of the vertebral consumption like but also the guidance of the fluid through the ring body in the direction of the axial ring channel can be adapted. The sponge can be made of a metalli 's lightweight material, e.g. B. a titanium aluminide with globular cell structure be there. It can also be hollow spherical in several sintering steps from one intermetal Connection or their alloys are manufactured. Through the hollow ball can structure the porosity or a corresponding channeling during production be taken into account.

Gemäß Anspruch 4 kann eine weitere vorteilhafte Einrichtung von einem honigwaben artig aufgebauten Ringkörper dargestellt werden, wobei radiale (Anspruch 5) oder axiale (Anspruch 6) oder kombinierte axiale, radiale und örtlich miteinander fluidisch verbundene Kanäle über die Wabenstruktur ausgebildet bzw. in diese integriert sein können (Anspruch 8). Gemäß Anspruch 7 können die axialen Kanäle an den von der Hochdruckseite abgewandten Enden in einen Umfangsspalt münden, der mit dem axialen Ringkanal in Verbindung steht.According to claim 4, a further advantageous device of a honeycomb annular body constructed are shown, with radial (claim 5) or axial (claim 6) or combined axial, radial and locally fluidic with each other connected channels can be formed over the honeycomb structure or integrated into this can (claim 8). According to claim 7, the axial channels on the of the Ends facing away from the high-pressure side open into a circumferential gap which connects with the axial ring channel is connected.

Insbesondere unter Anwendung eines weiteren Metallschwamms für die Einrichtung kann eine erhöhte Dichtwirkung im Rahmen einer Mehrstufen-Druck-Dichtung nach Anspruch 12 erzielt werden. Etwa noch vorhandene Restwirbel in der Strömung stro mab der ersten Dichtung können so vor der zweiten Dichtung auf jeden Fall komplett beseitigt werden.Especially using another metal sponge for the facility can provide an increased sealing effect as part of a multi-stage pressure seal Claim 12 can be achieved. Any remaining eddies in the stro current mab from the first seal can definitely before the second seal be eliminated.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung im Rahmen bereits dargelegter und übriger weiterer Ausgestaltungen in Beispielen erläutert; es zeigen:With the aid of the drawings, the invention is more detailed in the context of the foregoing and others further configurations explained in examples; show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt der Bürstendichtung in Zuordnung zum jeweils abge brochen dargestellten Maschinenstator und -rotor und mit der stromauf der Bür stendichtung befindlichen Einrichtung, hier als Metallschwamm zur Auflösung der Wirbelströmung in erster Ausführungsform, Fig. 1 shows an axial section of the brush seal in allocation to the respective abge broken machine stator and -rotor illustrated and with the upstream of the Bür stendichtung located device, here as metal sponge for dissolving the vortex flow in the first embodiment,

Fig. 2 einen Axialschnitt der Bürstendichtung mit entsprechender Zuordnung von Maschinenstator und -rotor grundsätzlich im Sinne der Fig. 1 ausgebildet, hier mit einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung stromauf der Dichtung, ebenfalls als Metallschwamm mit relativ geringer Porosität ausgebildet und mit axialen Bohrungen im rechten Mantelteil, Fig. 2 is an axial section of the brush seal with a corresponding assignment of machine stator and rotor basically in the sense of Fig. 1, here with a second embodiment of the device upstream of the seal, also formed as a metal sponge with relatively low porosity and with axial holes in the right jacket part ,

Fig. 3 im Axialschnitt und unter Fortlassung des Maschinenstators dargestellt, eine dritte Variante der Einrichtung stromauf der Bürstendichtung als waben artig strukturierten Ringkörper ausgebildet und mit radialen und axialen Kanälen versehen,Shown Fig. 3, in axial section and with the omission of the machine stator is formed a third variant of the device upstream of the brush seal as a honeycomb structured body ring and provided with radial and axial channels,

Fig. 4 unter Fortlassung des Rotors eine Ansicht gemäß Blickrichtung A der Fig. 3, Fig. 4 with omission of the rotor is a view in viewing direction A of Fig. 3,

Fig. 5 als Axialschnitt unter Fortlassung des Maschinenstators dargestellt, eine vierte Variante der Einrichtung, stromauf der Bürstendichtung als waben artig strukturierter Ringkörper, hier jedoch mit axialen Durchströmkanälen ver deutlicht, Fig. 5 is shown in axial section, with the omission of the machine stator, a fourth variant of the device, upstream of the brush seal as a honeycomb structured body ring, but ver interpreting light here with axial flow passages,

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Blickrichtung B der Fig. 5, worin der über dem Um fang gleichförmige, im Drehsinne D des Maschinenrotors schräge Anstellwinkel der Borsten verdeutlicht ist, Fig. 6 is a view according to a view direction B of Fig. 5 in which the above uniform order catch, in the direction of rotation D of the machine rotor oblique angle of the bristles is illustrated,

Fig. 7 unter Fortlassung des Maschinenstators einen Axialschnitt der Bürsten dichtung mit einer stromauf der Dichtung fünften Einrichtung als axialer Ring flansch, an einem Steg und mit radialen Bohrungen im Ringflansch, die den Raum R1 höheren Druckes mit dem axialen Ringkanal 15′ verbinden und Fig. 7 omitting the machine stator an axial section of the brush seal with an upstream of the seal fifth device as an axial ring flange, on a web and with radial bores in the ring flange, which connect the space R1 higher pressure with the axial ring channel 15 'and

Fig. 8 unter Fortlassung des Maschinengehäuses eine im Axialschnitt darge stellte mehrstufige Druckdichtung als Bürstendichtung mit zusätzlichem Metall schwamm zwischen zwei axial mit Abstand angeordneten Einzelbürstendich tungen. Fig. 8 omitting the machine housing in axial section Darge presented multi-stage pressure seal as a brush seal with additional metal sponge lines between two axially spaced single brush seals.

Fig. 1 zeigt eine Bürstendichtung für eine Turbomaschine, insbesondere für ein Gas turbinentriebwerk. Die Bürstendichtung soll zwischen einem Maschinengehäuse 1 und der Oberfläche eines koaxial im Gehäuse drehbar gelagerten Maschinenrotors 2 einen Umfangsspalt an fluidisch unterschiedlich druckbeaufschlagten Räumen R1, R2 ab dichten. Es ist dabei der Fluiddruck P1 im Raum R1 höher als der Fluiddruck P2 im Raum R2. Der primäre Leckfluß in der Dichtung ist durch den Pfeil F charakterisiert. Am Maschinenstator 1 ist für ein Borstenbündel B eine Halterung 3 vorgesehen. Von der Halterung 3 aus ist das Borstenbündel B zwischen im wesentlichen parallelen und relativ zur Rotoroberfläche senkrecht stehenden Stegen 4, 5 abdichtend gegen die Rotoroberfläche geführt. Auf der dem Raum R2 niedrigeren Druckes P2 zugekehrten Seite tangiert des Borstenbündel B die betreffende eine Innenfläche des Steges 4; auf der anderen, dem Raum R1 höheren Druckes P1 zugekehrten Seite bildet das Bor stenbündel B gegenüber der Innenfläche des Steges 5 einen Axialspalt S in Umfangs richtung aus. Fig. 1 shows a brush seal for a turbomachine, in particular for a gas turbine engine. The brush seal between a machine housing 1 and the surface of a coaxially rotatably mounted machine rotor 2 to seal a circumferential gap in fluidically differently pressurized spaces R1, R2. The fluid pressure P1 in the room R1 is higher than the fluid pressure P2 in the room R2. The primary leakage flow in the seal is characterized by the arrow F. A holder 3 is provided on the machine stator 1 for a bundle of bristles B. From the holder 3 , the bristle bundle B is sealingly guided against the rotor surface between webs 4 , 5 which are essentially parallel and perpendicular to the rotor surface. On the side facing the space R2 of lower pressure P2, the bristle bundle B touches the relevant inner surface of the web 4 ; on the other, the space R1 facing higher pressure P1, the boron bundle B forms an axial gap S in the circumferential direction relative to the inner surface of the web 5 .

Das Borstenbündel B ist über eine Halterung 3 am Maschinengehäuse 1 angeordnet. Das Borstenbündel B ist dabei mit einem im wesentlichen u-förmig um einen Kern ring 7′ umgebogenen Abschnitt von einem Klemmrohr 8′ gefaßt. Letzteres weist einen Umfangsschlitz für das Borstenbündel B auf. Radial innen sitzt das Klemmrohr 8′ fest in einem einseitig offenen Ringraum 9′, der von zwei die Umfangsstege 4, 5 enthalte nen Gehäuseteilen ausgebildet ist. Beide Gehäuseteile mit den Stegen 4, 5 sind in einer Umfangsnut verklemmt und gehalten. Die Umfangsnut wird ausgebildet von einer abgestuften Aufweitung 10′ des Maschinengehäuses 1 auf einen größeren In nendurchmesser sowie von der axialen Endfläche eines Ringbauteils 11′; letzteres ist längs der Linien L, L′ mit dem Maschinengehäuse 1 verschraubt. Diese angegebene Befestigungsart der Bürstendichtung am Gehäuse kann sinngemäß bei allen übrigen nachstehend behandelten Ausführungsbeispielen angewendet werden.The bristle bundle B is arranged on the machine housing 1 via a holder 3 . The bristle bundle B is with a substantially U-shaped ring around a core ring 7 'bent portion of a clamping tube 8 '. The latter has a circumferential slot for the bristle bundle B. Radially inside, the clamping tube 8 'sits firmly in a one-sided open annular space 9 ' which is formed by two the circumferential webs 4 , 5 contain NEN housing parts. Both housing parts with the webs 4 , 5 are clamped and held in a circumferential groove. The circumferential groove is formed by a stepped expansion 10 'of the machine housing 1 to a larger inner diameter and by the axial end face of a ring member 11 '; the latter is screwed along the lines L, L 'to the machine housing 1 . This specified type of attachment of the brush seal to the housing can be applied analogously to all the other exemplary embodiments discussed below.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht nun darin, daß stromauf der Bürstendich tung hier die Einrichtung 7 zwecks Auflösung einer vom Maschinenrotor 2 verursach ten Wirbelströmung W angeordnet ist.The main idea of the invention is that the device 7 is arranged upstream of the brush seal device for the purpose of dissolving a vortex flow W caused by the machine rotor 2 .

Grundsätzlich besteht die Einrichtung 7 gemäß Fig. 1 aus einem strömungsdurch lässig strukturierten Ringkörper 11, der zusammen mit dem Ende des einen Steges 5 gegenüber der Rotoroberfläche einen axialen Ringkanal 15′ einschließt, der vor den Borsten mit dem Axialspalt S in Verbindung steht. Grundsätzlich ist ferner der in Fig. 1 dargestellte Ringkörper 11 als Metallschwamm ausgebildet, der eine verhältnismä ßig geringe Porosität aufweist. Grundsätzlich stellt sich ferner die Funktion der Erfin dung wie folgt dar.Basically, the device 7 shown in FIG. 1 consists of a flow-structured structured ring body 11 , which together with the end of one web 5 includes an axial ring channel 15 'relative to the rotor surface, which is in front of the bristles with the axial gap S. Basically, the ring body 11 shown in Fig. 1 is formed as a metal sponge, which has a relatively low porosity. Basically, the function of the invention is as follows.

Dem Ringraum R1 vor der Einrichtung wird Luft unter Druck gemäß Pfeilrichtung P in der angegebenen Schräglage zugeführt. Insbesondere als Folge einer aus umfäng lichen Schraubenköpfen K resultierenden Ausbildung eines Rotationswirbels würde normalerweise die Spaltströmung gemäß Pfeil N derartig stark verwirbelt, daß keine ordnungsgemäße Lage der Borsten des Borstenbündels B mehr möglich wäre. Aus dem Gebiet des Rotationswirbels W fließen nun gemäß der Erfindung Anteile gemäß Pfeil H seitlich vorn in den Ringkörper 11 ab und strömen dann gemäß Pfeilrichtung an der inneren Umfangsfläche des Ringkörpers 11 in den axialen Ringkanal 15′ ab. Ge mäß Pfeil M strömt der wesentliche Fluidanteil aus dem prinzipiell schon beruhigten Wirbelstromgebiet W vorne axial in den axialen Ringkanal 15′ ab. Innerhalb des axia len Ringkanals 15′ erfolgt eine weitere Beruhigung der Dichtfluidströmung, so daß die Strömung gemäß Pfeil N stromauf der Borsten der Bürstendichtung beruhigt ist; die zuvor genannten Schraubenköpfe K sind drehfest mit dem Maschinenrotor 2 verbun den.Air under pressure in the direction of arrow P in the specified inclined position is supplied to the annular space R1 in front of the device. In particular, as a result of a circumferential screw heads K forming a rotary vortex, the gap flow would normally be swirled to such an extent according to arrow N that it would no longer be possible for the bristles of the bristle bundle B to be properly positioned. From the area of the rotary vortex W flow portions according to the invention according to arrow H laterally from the front into the ring body 11 and then flow according to the direction of the arrow on the inner peripheral surface of the ring body 11 in the axial ring channel 15 '. According to arrow M, the essential fluid portion flows from the eddy current region W, which in principle has already calmed down, axially from the front into the axial annular channel 15 '. Within the axia len ring channel 15 'there is a further calming of the sealing fluid flow, so that the flow according to arrow N is calmed upstream of the bristles of the brush seal; the aforementioned screw heads K are rotatably connected to the machine rotor 2 .

Wie Fig. 1 zeigt auch Fig. 2, daß der als Metallschwamm ausgebildete Ringkörper 12 von zwei Teilen 21, 22 einer Ummantelung zumindest teilweise umgeben ist. Es weist gemäß Fig. 2 der eine Teil 22 der Ummantelung längs der hochdruckseitigen Endfläche dieses Ringkörpers 12 axiale Durchgangsöffnungen 23 auf. Diese axialen Durchgangsöffnungen 23 sind örtlich an die strömungsdurchlässige Innenstruktur des porösen Ringkörpers 12 angeschlossen. Im übrigen zeichnet sich der in Fig. 2 darge stellte Ringkörper 12 gegenüber demjenigen (11) nach Fig. 1 durch eine vergleichs weise geringere Porosität aus. Im übrigen ist die zuvor zu Fig. 1 beschriebene grund legende Funktion hinsichtlich der Entstehung des Rotationswirbel W und dessen Ab baus sinngemäß auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 praktikabel.Like FIG. 1, FIG. 2 also shows that the ring body 12 , which is designed as a metal sponge, is at least partially surrounded by two parts 21 , 22 of a casing. According to FIG. 2, one part 22 of the sheathing 12 has axial through openings 23 along the high-pressure side end face of this ring body 12 . These axial through openings 23 are locally connected to the flow-permeable inner structure of the porous ring body 12 . Moreover, the ring body 12 shown in FIG. 2 is distinguished from that ( 11 ) according to FIG. 1 by a comparatively lower porosity. Incidentally, the basic function described above in relation to FIG. 1 with regard to the formation of the rotary vortex W and its dismantling is also practically appropriate for the embodiment according to FIG. 2.

Gemäß Fig. 3 und 4 besteht der Ringkörper 13 der Einrichtung aus einer honigwa benartig aufgebauten Kanalstruktur, wobei radiale Kanäle mit 15 und hilfsweise mög lich vorgesehene axiale Kanäle mit 18 bezeichnet sind. Im Beispiel der Fig. 3 und 4 weist also der Ringkörper axiale und radiale Kanäle 18, 15 auf, die in relativ zueinander abgewinkelter Lage fluidisch untereinander verbunden sind. Die radialen Kanäle 15 münden auf der einen Seite in den axialen Ringkanal 15′ und die axialen Kanäle 18 stehen auf der einen Seite mit dem Raum R1 höheren Fluiddruckes P1 in Verbindung. Zwecks Eliminierung des schädlichen Rotationswirbels W ist insoweit die Einrichtung mit dem Ringkörper 13 nach Fig. 3 und 4 mit der Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 praktisch identisch.According to Fig. 3 and 4, 13 is composed of the annular body of the device from a honigwa benartig established channel structure, said radial channels 15 and the alternative possible, please include envisaged axial channels are designated 18. In the example of FIGS. 3 and 4, the ring body thus has axial and radial channels 18 , 15 which are fluidly connected to one another in a position angled relative to one another. The radial channels 15 open on one side into the axial ring channel 15 'and the axial channels 18 are on the one hand with the space R1 higher fluid pressure P1 in connection. In order to eliminate the harmful rotation vortex W, the device with the ring body 13 according to FIGS. 3 and 4 is practically identical to the device according to FIGS. 1 and 2.

Bei der Einrichtung 9 nach Fig. 5 und 6 ist ebenfalls ein ringförmiger, wabenartig strukturierter Körper 14 vorgesehen, der hier jedoch ausschließlich von rechts nach links von axialen Kanälen 16 durchsetzt ist. Anteile des Rotationswirbels fließen somit in Fig. 5 in axialer Richtung gemäß Pfeilen R durch die axialen Kanäle 16 hin durch, und zwar enden die axialen Kanäle 16 auf der Niederdruckseite des Ringkör pers 14 in einem Umfangsspalt 17. Dieser Umfangsspalt 17 ist zwischen der betreffen den einen niederdruckseitigen Fläche des Ringkörper 14 und dem stromauf des Bor stenbündel B angeordneten einen Steg 5 ausgebildet. Auf der dem Rotor 2 zugekehr ten Seite steht der Umfangsspalt 17 mit dem gegenüber der Rotoroberfläche sich erstreckenden axialen Ringkanal 15′ in Verbindung.In the device 9 according to FIGS. 5 and 6, an annular, honeycomb-like structure 14 is also provided, which, however, is penetrated exclusively from right to left by axial channels 16 . Portions of the rotational vortex thus flow through the axial channels 16 in the axial direction according to arrows R in FIG. 5, namely the axial channels 16 end on the low-pressure side of the ring body 14 in a circumferential gap 17th This circumferential gap 17 is formed between the one surface on the low-pressure side of the annular body 14 and the upstream of the boron bundle B arranged a web 5 . On the side facing the rotor 2 , the circumferential gap 17 is connected to the axial annular channel 15 'which extends relative to the rotor surface.

Die wabenartige strukturierte Kanalführung nach Fig. 3-6 hat ferner den Vorteil, daß über die mehreckigen Kanalstrukturen eine gezielte Kantenbrechung der von den betreffenden Einrichtungen aufgenommenen Wirbel-Luftströmung W erzielt wird. The honeycomb-like structured duct guide according to FIGS. 3-6 also has the advantage that the polygonal duct structures achieve a targeted edge breaking of the vortex air flow W absorbed by the devices in question.

Fig. 7 veranschaulicht eine Einrichtung 10, die zumindest zusammen mit dem einen Steg 5 einstückig gefertigt ist. Gemäß Fig. 7 ist also der eine Steg 5 der Bürstendich tung stromauf in der Art eines Ringflansches 19 axial verlängert. Der Ringflansch 19 befindet sich in radialem Abstand zur Rotoroberfläche und bildet dabei gegenüber der betreffenden Rotoroberfläche ebenfalls einen radialen Ringkanal 15′ aus. Dabei steht der axiale Ringkanal 15′ stromauf der Borsten des Borstenbündels B mit dem Axial spalt S in Verbindung. Ferner weist der Ringflansch über dem Umfang verteilte radiale Durchgangsbohrungen 20 auf. Der vorm als schon erwähnte Rotationswirbel W wird also auch bei diesem Ausführungsbeispiel weitestgehend eliminiert bzw. zerstört, in dem Anteile aus dem rotierenden Wirbelstrom gemäß Pfeilrichtung H über die radialen Bohrungen 20 in den axialen Ringspalt 15′ abfließen. FIG. 7 illustrates a device 10 which is made in one piece at least together with the one web 5 . FIG. 7 is thus a web 5 of the brush like tung upstream 19 axially extended in the manner of an annular flange. The ring flange 19 is located at a radial distance from the rotor surface and also forms a radial ring channel 15 'with respect to the rotor surface in question. The axial ring channel 15 'is upstream of the bristles of the bristle bundle B with the axial gap S in connection. Furthermore, the annular flange has radial through bores 20 distributed over the circumference. The vortex W already mentioned above is thus largely eliminated or destroyed in this exemplary embodiment as well, in which portions flow out of the rotating eddy current according to arrow direction H via the radial bores 20 into the axial annular gap 15 '.

Fig. 8 verkörpert eine Mehrstufen-Druckdichtung mit zwei axial mit Abstand am Ma schinenstator 1 gehaltenen Borstenbündeln B, B′. Zwischen zwei axial mit Abstand einander zugekehrten Gehäuseteilen mit den Stegen 4, 5′ der ersten und zweiten Dich tung ist dabei ein weiterer Ringkörper 25 angeordnet, der hier beispielsweise als Me tallschwamm ausgebildet ist. Zwischen den beiden axialen Stirnflächen des weiteren Metallschamms 25 und den Stegen 4, 5′ für die Borsten der ersten und zweiten Dich tung sind Umfangsspalte 26, 27 belassen, die in einen weiteren axialen Ringkanal 28 münden. Der weitere axiale Ringkanal 28 bildet axial zwischen den betreffenden einen Enden beider Bürstenbündel B, B′ einen weiteren Druckraum aus. Ferner sind gemäß Fig. 8 die radialen Spaltweiten der axialen Kanäle 15′ und 28 identisch. Fig. 8 embodies a multi-stage pressure seal with two axially spaced on the machine stator 1 held bristle bundles B, B '. Between two axially facing each other housing parts with the webs 4 , 5 'of the first and second you device is another ring body 25 is arranged, which is formed here, for example, as tall sponge. Between the two axial end faces of the further metal comb 25 and the webs 4 , 5 'for the bristles of the first and second you device circumferential gaps 26 , 27 are left, which open into a further axial annular channel 28 . The further axial ring channel 28 forms axially between the relevant one ends of both brush bundles B, B 'a further pressure chamber. Furthermore 8, the radial gap widths of the axial channels 15 are shown in FIG. 'And 28 are identical.

Claims

1. Brush seal for turbomachines for sealing different pressurized spaces (R1, R2) at a circumferential gap, in particular between a machine stator ( 1 ) and a machine rotor ( 2 ), wherein the machine stator ( 1 ) for a bristle bundle (B) of the brush seal A holder ( 3 ) is provided, from which the bristle bundle (B) is sealingly guided between the circumferential webs ( 4 , 5 ) against the machine rotor ( 2 ) and has an axial gap (S) with respect to the one web ( 5 ) facing the high pressure side. in the circumferential direction, characterized in that a device ( 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10 ) is arranged upstream of the brush seal for dissolving a vortex flow caused by the machine rotor ( 2 ).

2. Brush seal according to claim 1, characterized in that the device from a substantially one-sided with respect to the fluid in the space (R1) higher pressure (P1) open and at least partially flow-permeable structured ring body ( 11 , 12 , 13 , 14 ) is formed , which together with the end of one web ( 5 ) includes an axial annular channel ( 15 ') opposite the rotor surface, which is in front of the bristles with the axial gap (S) in connection.

3. Brush seal according to claim 1 and 2, characterized in that the ring body ( 11 , 12 ) is designed as a metal sponge.

4. Brush seal according to claim 2, characterized in that the ring body ( 13 , 14 ) is honeycomb-shaped.

5. Brush seal according to claim 4, characterized in that the annular body ( 13 ) formed by the honeycomb structure, radial channels ( 15 ).

6. Brush seal according to claim 4, characterized in that the annular body ( 14 ) of axial channels ( 16 ) contained in the honeycomb structure is penetrated.

7. Brush seal according to claim 2 or 6, characterized in that the channels ( 16 ) on one side of the ring body ( 14 ) open into a circumferential gap ( 17 ) between the relevant ring body side and the upstream of the bristle bundle (B) Arranged a web ( 5 ) is formed and which is connected to the surface with respect to the rotor extending axial ring channel ( 15 ') in connection.

8. Brush seal according to one or more of claims 1, 2 and 4, characterized in that the annular body ( 13 ) has axial and radial channels ( 18 ; 15 ) which are fluidically connected to one another in a position angled relative to one another, the radial channels ( 15 ) on one side into the axial ring channel ( 15 ') and the axial channels ( 18 ) on one side with the space (R1) higher fluid pressure (P1) are connected.

9. Brush seal according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the device ( 10 ) at least together with the one upstream of the bristle bundle (B) arranged web ( 5 ) is made in one piece.

10. Brush seal according to claim 9, characterized in that one web ( 5 ) of the brush seal upstream in the manner of a ring flange cal ( 19 ) is axially extended, the surface at a radial distance from the rotor upper surface an axial ring channel ( 15 '), which is connected upstream of the bristles with the axial gap (S) and has radial through bores ( 20 ) distributed over the circumference.

11. Brush seal according to one or more of claims 2 to 4 as 6 or 8, characterized in that the ring body ( 12 ; 13 ) outside and at least partially surrounded by a two-part jacket ( 21 , 22 ) along both axial end faces and on the latter is held, one part ( 22 ) of the sheathing having axial through openings ( 23 ; 24 ) along the high-pressure side end face of the ring body ( 12 ; 13 ), which locally adjoins the flow-permeable inner structure or directly on the one-sided ends of the axial channels ( 18 ) are connected.

12. Brush seal according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that a multi-stage pressure seal with two axially spaced on the machine stator ( 1 ) bristle bundles (B, B ') is provided, wherein between two axially spaced housing parts with the webs ( 4 , 5 ') of the first and two th seal another ring body ( 25 ), in particular as a metal sponge, is arranged.

13. A brush seal according to claim 12, characterized in that between the two axial end faces of the further metal sponge ( 25 ) and webs ( 4 , 5 ') for the bristles of the first and second seal order are initial gaps ( 26 , 27 ) which are left in open another axial ring channel ( 28 ) which forms a further pressure chamber axially between the respective one ends of both bristle bundles (B, B ').