專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的多芯刷式密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的密封件，并更具體地涉及一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的刷式密封組件。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括(不受限制地)用于蒸汽渦輪的渦輪和用于燃?xì)鉁u輪和發(fā)生器的壓縮機(jī)和渦輪。蒸汽渦輪具有蒸汽通道，其一般按序列流動關(guān)系包括蒸汽進(jìn)口、渦輪和蒸汽出口。燃?xì)鉁u輪按序列流動關(guān)系包括空氣進(jìn)口(或入口)、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和燃?xì)獬隹?或排放噴管)。要么從燃?xì)饣蛘羝ǖ缆┏龌蛘哌M(jìn)入該燃?xì)饣蛘羝ǖ乐械娜細(xì)饣蛘羝孤┒际菑母邏簠^(qū)域流向低壓區(qū)域，這通常是不希望的。例如，在燃?xì)鉁u輪的渦輪或壓氣機(jī)區(qū)域中，位于該渦輪的轉(zhuǎn)子或壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和周向環(huán)繞渦輪或壓氣機(jī)的殼體之間的燃?xì)馔ǖ佬孤⒔档驮撊細(xì)鉁u輪的效率從而導(dǎo)致燃料成本增加。同樣，在蒸汽渦輪的渦輪區(qū)域中，位于該渦輪轉(zhuǎn)子和周向環(huán)繞的殼體之間的蒸汽通道泄漏也將降低該蒸汽渦輪的效率從而導(dǎo)致燃料成本增加。
環(huán)形的刷式密封件已經(jīng)應(yīng)用在燃?xì)饧罢羝麥u輪的轉(zhuǎn)子和環(huán)繞殼體之間。燃?xì)饣蛘羝麥u輪刷式密封件由周向排列的刷式密封件部段組成。每個刷式密封件部段包括多根柔性的金屬絲刷毛，它們連接(例如焊接)到其形狀為圓環(huán)的環(huán)狀部段的金屬刷毛保持器上。該刷毛保持器具有固定的半徑和固定的對應(yīng)于該半徑的周向長度并且該環(huán)狀殼體部段的表面溝槽的周向長度中插入連接有刷毛的刷毛保持器。該刷毛保持器可包括定位在該刷毛和該密封件的低壓側(cè)之間的支持板，同時該刷毛的自由端沿徑向向內(nèi)-延伸超過該支持板的徑向內(nèi)端。
金屬刷式密封件是昂貴的并能產(chǎn)生過度的熱量，從而不能用于油密封場合。應(yīng)用由紗線制造的微絲的非金屬刷式密封件可采用在某些場合。然而，由于該刷式密封件很小的絲直徑和很小的寬度(約0.05英寸)，這些密封件只能夠應(yīng)用在低壓的使用場合中。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面中，設(shè)置刷式密封組件，其包括細(xì)長的刷芯保持器，至少三個細(xì)長的刷芯單元一起并置在該刷芯保持器中，從而形成單個組件。每個刷芯單元包括刷毛保持器和多根連接到該刷毛保持器上的刷毛。
在另一方面中，設(shè)置旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其包括具有縱軸線的轉(zhuǎn)子，和多個圓周向配置一起以限定定子殼體的定子殼體部段，殼體基本與所述縱軸線共軸地對準(zhǔn)定位并且徑向離開該轉(zhuǎn)子間隔配置。該旋轉(zhuǎn)機(jī)械還包括至少一個刷式密封組件，該組件包括細(xì)長的刷芯保持器，至少三個細(xì)長的刷芯單元一起并置捆裝在所述刷芯保持器中，從而形成一單個組件。每個刷芯單元包括刷毛保持器和多根連接到該刷毛保持器上的刷毛。
在另一方面中，設(shè)置刷式密封組件，其包括細(xì)長的刷芯保持器，至少三個細(xì)長的刷芯單元一起以交錯方式并置捆裝在該刷芯保持器中。每個刷芯單元包括刷毛保持器和多根連接到該刷毛保持器上的刷毛。


圖1是按照本發(fā)明具體實施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)械和刷式密封組件的橫截面示意圖，圖2是沿圖1旋轉(zhuǎn)機(jī)械和刷式密封組件的A-A線截取的橫截面示意圖，圖3是圖1所示的刷式密封組件的放大橫截面示意圖，圖4是圖3所示的刷芯單元的側(cè)透視圖，圖5是圖3所示的刷芯單元的端透視圖，圖6是按照本發(fā)明具體實施例的刷式密封組件的放大的橫截面示意圖，以及圖7是按照本發(fā)明具體實施例的刷式密封組件的放大橫截面示意圖。
零件編號表10-旋轉(zhuǎn)機(jī)械12-刷式密封件14-轉(zhuǎn)子16和18-定子殼體部段20-轉(zhuǎn)子縱軸線
22-定子殼體24-表面溝槽26-間隔器28-刷芯保持器30-刷芯單元32-保持器第一側(cè)邊34-保持器第二側(cè)邊36-刷毛38-底部40-芯絲42-刷毛保持器50-刷式密封組件52-刷芯單元54-刷毛60-刷式密封組件62和64-刷芯單元66-刷毛68-刷毛具體實施方式
下面詳細(xì)地描述包括了按照本發(fā)明具體實施例的刷式密封組件的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。該刷式密封組件由多個刷芯單元構(gòu)成，它們布置成實現(xiàn)該用微絲構(gòu)成的刷式密封件的特別寬的組合厚度。該刷式密封組件可提供低泄漏的微型纖維刷式密封件和相對高壓的負(fù)載能力。大的組合寬度可提供低泄漏率的密封性能，使得該刷式密封組件應(yīng)用在密封致命物質(zhì)的場合中。另外，該刷式密封組件在運行期間不產(chǎn)生火花，并且是非傳導(dǎo)性的從而允許應(yīng)用在易爆氣體的密封中，例如應(yīng)用在工業(yè)發(fā)生器中氫的密封。
參照附圖，圖1是按照本發(fā)明示范性具體實施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)械10和刷式密封組件12的橫截面示意圖。而圖2是沿旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的線A-A的橫截面示意圖。旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括(但不限于此)蒸氣渦輪的發(fā)電機(jī)或高、中或一低壓渦輪，或燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)或渦輪部分。旋轉(zhuǎn)機(jī)械10包括轉(zhuǎn)子14，定子殼體部段16和18，以及多個刷式密封組件12。在另外實施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械10包括刷式密封組件。轉(zhuǎn)子14具有縱軸線20。如圖1所示，定子殼體部段16和18沿周向配置到一起以限定定子殼體22，該殼體基本與縱軸線20共軸地對準(zhǔn)定位并且周向環(huán)繞著(該轉(zhuǎn)子14)并徑向離開轉(zhuǎn)子14間置。定子殼體部段16和18的每個部段具有表面溝槽24，其共同地限定周向通道，該通道基本與縱軸線20共軸地對準(zhǔn)定位并且通向轉(zhuǎn)子14。在一變型實施例中，定子殼體22由一個定子殼體部段16構(gòu)成，而在另一個變型實施例中，定子殼體22由多于兩個的定子殼體部段16構(gòu)成。在該示范性的實施例中，間隔器26確保刷式密封組件12固定在該定子殼體部段16和18的表面溝槽24中。在可選擇的具體實施例中，定子殼體22不包括表面溝槽而刷式密封組件12通過其它適宜的方法例如固緊件、粘接劑、夾具及其組合連接到定子殼體22上。
參見圖3，刷式密封組件12包括細(xì)長的刷芯保持器28和多個刷芯單元30。刷芯保持器28將刷芯單元30捆裝在一起構(gòu)成單獨組件12。刷芯保持器28具有第一側(cè)邊32和第二側(cè)邊34。刷芯單元30在保持器28中以從刷芯保持器28的第一側(cè)邊32延伸到第二側(cè)邊34的并置方式捆裝在一起。每個刷芯單元30包括多個從底部38延伸的刷毛36。在該示范性的實施例中，刷芯單元配置成交錯或偏置的排列方式，其中直接鄰接保持器28第一側(cè)邊32定位的刷芯單元30的底部38與直接鄰近的刷芯單元30的底部38偏離，且依次地又與該下一個直接鄰近的刷芯單元30相偏離，并以如此方式橫過該保持器28的寬度，如圖3所示。在可選擇的具體實施例中，刷芯單元30如此配置，即底部38是相互不偏離的。在另外的變型實施例中，刷芯單元30成組配置，其中在該組中的單元30的底部38配置成無偏離，而一組刷芯單元30的底部38與相鄰組芯單元30的底部38相偏離。
刷芯單元30通過任何適當(dāng)?shù)乃⒅圃旃に嚿a(chǎn)。例如在如圖4或5所示的示范性的實施例中，刷芯單元30通過將刷毛36卷繞芯絲40周圍并將刷毛36用刷毛保持器或夾具42夾緊定位來制造。這種刷芯制造方法是公知的并在刷子制造中是普通的常用實踐方法。在變型實施例中，刷毛36的一端部固定連接到刷毛保持器42上。刷毛36可由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，例如紡織紗線絲材，塑料絲材，陶瓷絲材和碳纖維絲材。在可選擇的具體實施例中，刷毛36通過編織布代替。在該示范性的實施例中，刷毛36由微絲制成，然而在其它實施例中，可以使用較大的絲。
在一個具體實施例中，該多芯刷式密封組件12的寬度是約0.05英寸到約1.0英寸。在另一實施例中，該刷式密封組件的寬度是約0.05到約0.8英寸，和又一實施例中，約0.05英寸到約0.1英寸。
圖6是按照本發(fā)明另一實施例的刷式密封組件50的放大橫截面示意圖。刷式密封組件50包括刷芯單元52，其定位在刷芯保持器28的第一和第二側(cè)邊32和34附近并包括刷毛54，刷毛由和組件50其余刷芯單元30的刷毛36所不同的材料制成。刷式密封組件50適用在高度紊流和侵蝕性應(yīng)用場合，其中芯單元52的刷毛54承受紊流作用。例如，在具體實施例中，刷毛54具有比刷芯單元30的刷毛36更大剛性或更大直徑的絲。在另一實施例中，刷芯單元52包括由與芯子單元30的刷毛36所不同的材料制成的刷毛54。
圖7是按照本發(fā)明另一實施例的刷式密封組件60的放大橫截面示意圖。刷式密封組件60包括多個交錯的刷芯單元62和64。在具體實施例中，刷芯單元62包括由與刷芯單元64的刷毛68所不同的材料制成的刷毛66。在另一實施例中，刷芯單元62包括其具有比刷芯單元64的刷毛68更大剛性或更粗大直徑的絲材的刷毛66。
雖然本發(fā)明已經(jīng)對于各種具體實施例進(jìn)行闡述，但是在本領(lǐng)域中這些熟練技術(shù)人員應(yīng)將認(rèn)識到，本發(fā)明可以在權(quán)利要求書的構(gòu)思和保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行變型。
權(quán)利要求
1.一種刷式密封組件(12)包括一細(xì)長的刷芯保持器(28)；至少三個細(xì)長的刷芯單元(30)一起并置捆裝在所述刷芯保持器中，從而形成單個組件；每個所述刷芯單元包括刷毛支持器(42)；和多根連接到所述刷毛保持器上的刷毛(36)。
2.如權(quán)利要求1所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，所述多根刷毛(36)由紡織紗線絲、塑料絲、陶瓷絲、碳纖維絲材和編織布料的至少一種構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，其包括約0.05英寸到1.0英寸的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，其包括約0.05英寸到約0.8英寸的寬度。
5.如權(quán)利要求1所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，其包括約0.05英寸到0.1英寸的寬度。
6.如權(quán)利要求1所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，所述多個刷芯單元(30)以交錯方式并置捆裝在所述刷芯保持器(42)中。
7.一種刷式密封組件(12)包括一細(xì)長的刷芯保持器(28)；至少三個細(xì)長的刷芯單元(30)以交錯方式并置捆裝在所述刷芯保持器中，每個所述刷芯單元包括刷毛保持器(42)；以及多根連接到所述刷毛保持器上的刷毛(36)。
8.如權(quán)利要求7所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，刷芯單元(52)定位在所述刷芯保持器(28)的所述第一側(cè)邊(32)處和刷芯單元(52)定位在所述芯保持器的第二側(cè)邊(34)處并且包括多根比每個所述刷芯單元(30)的多根刷毛(36)更剛硬的刷毛(54)，刷芯單元(30)定位在所述定位在所述刷芯保持器的第一和第二側(cè)邊處的刷芯單元(52)之間。
9.如權(quán)利要求7所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，刷芯單元(52)定位在所述刷芯保持器(28)的所述第一側(cè)邊(32)處和刷芯單元(52)定位在所述芯保持器的第二側(cè)邊(34)處并且包括多根比每個所述刷芯單元(30)的多根刷毛(36)更大直徑的刷毛(54)，刷芯單元(30)定位在所述被定位在所述刷芯保持器的第一和第二側(cè)邊處的刷芯單元(52)之間。
10.如權(quán)利要求7所述的刷式密封組件(12)，其特征在于，每個所述刷芯單元(62，64)包括多根刷毛(66，68)，該刷毛由不同于直接相鄰的刷芯單元的所述多根刷毛的材料的材料制成。
全文摘要
刷式密封組件(12)的示范性實施例包括細(xì)長的刷芯保持器(28)，至少三個細(xì)長的刷芯單元(30)一起并置捆裝在該刷芯保持器中，從而成單個組件。每個刷芯單元包括刷毛保持器(42)和多根連接到該刷毛保持器上的刷毛(36)。
文檔編號F01D11/00GK1469065SQ0314805
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者M·F·阿克斯特, R·R·邁爾, W·童, O·S·丁克, M F 阿克斯特, 丁克, 邁爾 申請人:通用電氣公司