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Patent Searching and Data


Title:
BRUSH SEAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/056216
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brush seal for sealing components (10), which can move in relation to one another, comprising a bristle-supporting sealing part (12). This sealing part is held by means of a correspondingly shaped supporting plate (18) inside a groove (20) of the component that supports the brush seal, said groove serving as a bristle housing. Specifically, the sealing part is held in this groove by pressing it inside whereby being seized in a non-positive or positive manner with the free ends of the bristles pointing toward the sealing surface.

Inventors:
BEICHL STEFAN (DE)
BUTZ CARSTEN (DE)
CERNAY CHRISTOPH (DE)
GAIL ALFONS (DE)
MARCHINI ADRIANO (DE)
RAUSCHMEIER ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/004592
Publication Date:
July 10, 2003
Filing Date:
December 14, 2002
Export Citation:
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Assignee:
MTU AERO ENGINES GMBH (DE)
BEICHL STEFAN (DE)
BUTZ CARSTEN (DE)
CERNAY CHRISTOPH (DE)
GAIL ALFONS (DE)
MARCHINI ADRIANO (DE)
RAUSCHMEIER ALEXANDER (DE)
International Classes:
F16J1/00; F16J15/3288; (IPC1-7): F16J15/32
Domestic Patent References:
WO2001048404A12001-07-05
Attorney, Agent or Firm:
Zacharias, Frank (DaimlerChrysler AG Intellectual Property Management IPM - C 106 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bürstendichtung zum Abdichten relativ zueinander beweglicher Bauteile mit einem Dichtungsteil, dessen mit ihren freien Enden zur Dichtfläche ausgerich teten, von einem Borstenrücken gehaltenen Borsten von einer Stützplatte in ihrer vorbestimmten Arbeitslage gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (18,28, 38) als selbständiges Klemmglied für das durch Einpressung in einer eine Anlagefläche (21) für das Stützglied aufweisenden Aufnehmung (Nut 20) des die Bürstendichtung (11) tragenden Bauteils gehal tene Dichtungsteil (12) ausgebildet ist.
2. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als selbständiges Klemmglied ausgebildete Stützplatte (18) eine in den Bereich der Ausnehmung (Nut 20) reichende Rändelung (25,26) aufweist, von der die einer Hinterschneidung (22) der Ausnehmung (Nut 20) zugewandte Rände lung (25) in die Hinterschneidung eingreift, während die gegenüberliegende Rändelung (26) am Borstenrücken (Kerndraht 14, Spannhülse 15) des Dich tungsteils (12) diesen in der Ausnehmung (Nut 20) formund kraftschlüssig klemmend anliegt.
3. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine mit der Anlagefläche (21) der Ausnehmung (Nut 20) korrespondierende Anla gefläche aufweisende als Klemmglied wirkende Stützplatte (28) eine in den Bereich der Ausnehmung (Nut 20) ragende wechselseitig wellenförmig abge bogene Vorsprünge (31,32) aufweist, die einerseits in eine Hinterschnittflä che (29) der Ausnehmung (Nut 20) greift, andererseits am Borstenrücken (Kerndraht 14, Klemmhülse 15) diesen in der Ausnehmung (Nut 20) formund kraftschlüssig klemmend anliegen.
4. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Anlagefläche (21) der Ausnehmung (Nut 20) anliegende als Klemmglied dienende Stützplatte (38) eine den Borstenrücken (Kerndraht 14, Klemmhülse 15) teilweise umfassenden in die Ausnehmung (Nut 20) des Bauteils (10) ra genden Bund (40) aufweist, der mit einer Bördelkante (41) den Borstenrücken umfassend in eine der Anlagefläche (21) gegenüberliegende Hinterschnei dung (43) der Ausnehmung (Nut 20) derart eingreift, dass der Borstenrücken in der Ausnehmung formund kraftschlüssig gehalten ist.
5. Bürstendichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als selbständiges Klemmglied ausgebildete Stützplatte (48) einen in eine zwei einander gegenüberliegende Hinterschneidungen (44,45) aufwei sende Ausnehmung (Nut 23) des das Dichtungsteil (12) tragenden Bauteils (10) eingreifenden, den Borstenrücken (Kerndraht 14), Spannhülse (15), teil weise umfassenden Bund (50) aufweist, dessen den Borstenenden (17) ab gewandte Grundfläche mit einer mittigen Sicke (51) versehen ist, die durch Einpressung (Pfeile 52,53) des Dichtungsteils (12) in die Ausnehmung (Nut 23) derart dauerhaft verformbar ist, dass der Bund (50) an den Wandungen (44,45) der Ausnehmung (Nut 23) zwecks formund kraftschlüssiger Halte rung des Dichtungsteils zur Anlage gelangt.
6. Bürstendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus nehmung als Nut (23) mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ausgebil det ist, deren einander gegenüberliegende Wandungen (44,45) Hinterschnei dungen bilden.
Description:
Bürstendichtung Die Erfindung betrifft eine Bürstendichtung zum Abdichten relativ zueinander beweg- licher Bauteile, mit einem Dichtungsteil, dessen mit ihren freien Enden zur Dichtflä- che ausgerichteten von einem Borstenrücken gehaltenen Borsten von einer Stütz- platte in ihrer vorbestimmten Arbeitslage gehalten sind.

Bei bekannten Bürstendichtungen dieser Art ist das die Borsten tragende Dichtungs- teil in einem eine Deck-und eine Stützplatte aufweisenden rotationssymmetrischen Borstengehäuse derart eingespannt, dass die freien Enden der Borsten radial nach innen gegen die abzudichtende Fläche gerichtet sind ; vgl. DE 100 18 273 Al.

Solche zum Abdichten eines Rotors gegen einen Stator dienende Bürstendichtungen, deren Deck-und Stützplatten miteinander verschweißt oder durch andere Fügever- fahren (z. B. Bördeln) miteinander verbunden sind und die zudem einen falschen Ein- bau sowie ein Verdrehen der Bürstendichtung verhindernde Positionierungsmittel am Borstengehäuse aufweisen müssen, denen entsprechende Positionierungsmittel an einer Anlagefläche des die Bürstendichtung tragenden Bauteils zugeordnet sind, wei- sen einen aufwendigen Aufbau auf und sind nur zum Abdichten rotationssymmetri- scher Körper geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich solcher Bürsten- dichtungen zu erweitern, deren Aufbau zu vereinfachen und derart weiterzubilden, dass diese zum Abdichten beliebig also auch räumlich gekrümmter Dichtflächen ge- eignet sind.

Ausgehend von einer Bürstendichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stützplatte als selbständiges Klemmglied für das durch Einpressung in einer eine Anlagefläche für das Stützglied aufweisenden Ausnehmung des die Bürstendichtung tragenden Bauteils gehaltenen Dichtungsteil ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäß Ausbildung umfasst lediglich ein Dichtungsteil und die die Borsten des Dichtungsteils in ihrer vorbestimmten Arbeitslage haltende als Klemm- teil für das Dichtungsteil ausgebildete Stützplatte, die in beliebig gekrümmten Aus- nehmungen in Form von Nuten des die Bürstendichtung tragenden Bauteils einpressbar ist und dabei eine kraft-und formschlüssige Befestigung für das Dich- tungsteil bildet. Damit erübrigen sich der Aufbau des bisher üblichen verschweißten oder gebördelten Borstengehäuses und die Ausbildung von besonderen Positionie- rungsmitteln.

Für einen eventuell notwendigen Austausch des Dichtungsteils ist die Stützplatte aus der Nut zu entfernen. Für das Einsetzen eines neuen Dichtungsteils wird eine neue Stützplatte benötigt, da die bisherige Stützplatte beim Entfernen aus der Nut un- brauchbar wird.

Durch diese verblüffend einfache Ausbildung der durch Einpressung gehaltenen Teile der Bürstendichtung wird eine leichte und kostengünstige Montage und Demontage auch bei komplizierten Anwendungsfällen, die beliebig gekrümmte Dichtflächen um- fassen, erreicht, was mit den bisher bekannten Bürstendichtungen nicht möglich war.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das als Stützplatte ausgebildete Klemmglied eine in den Bereich der Ausnehmung reichende den Bors- tenrücken des Dichtelements in der Ausnehmung klemmende Rändelung sowie eine mit der Anlagefläche der Ausnehmung korrespondierende Anlagefläche auf.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das als Stützplatte dienende Klemmglied eine mit der Anlagefläche der Ausnehmung korrespondierende Anlage- fläche sowie in den Bereich der Ausnehmung reichende wechselseitige wellenförmi- ge Vorsprünge auf, die einerseits in eine Hinterschnittfläche der Ausnehmung greifen und andererseits am Borstenrücken des Dichtungsgliedes anliegen.

Auch kann erfindungsgemäß das als Stützplatte dienende Klemmglied einen den Borstenrücken des Dichtungsgliedes teilweise umfassenden in die Ausnehmung des die Bürstendichtung tragenden Bauteils ragenden Bund aufweisen, dem eine der Anlagefläche gegenüberliegende Hinterschneidung in der Ausnehmung zugeordnet ist, während mittels einer Bördellippe des Bundes der Borstenrücken des Dichtungs- elementes zumindest teilweise umfasst ist.

Schließlich ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Bund der in die Ausnehmung einzupressenden Stützplatte an der den Borstenenden abge- wandten Grundfläche mit einer mittigen Sicke versehen, die durch Einpressung des Dichtungsteils in die Ausnehmung derart dauerhaft verformbar ist, dass der Bund an den Wandungen der vorzugsweise als Nut mit schwalbenschwanzförmigem Quer- schnitt ausgebildeten Ausnehmung zur Anlage gelangt Die Erfindung ist nachfolgend anhand dreier in der Zeichnung dargestellte Ausfüh- rungsbeispiele beschrieben. Im Einzelnen zeigen : Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bürstendichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bürstendichtung gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Bürstendichtung gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Bürstendichtung gemäß der Erfindung vor der Einpressung in die sie haltende Ausnehmung und Fig. 5 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 nach deren Einpressung.

Von den mittels der nachfolgend zu beschreibenden Bürstendichtung gegeneinander abzudichtenden relativ zueinander beweglichen Bauteilen ist in Fig. 1 lediglich ein Ausschnitt des Bauteils 10 gezeigt, das die insgesamt mit der Bezugsziffer 11 be- zeichnete Bürstendichtung aufnimmt.

Die Bürstendichtung umfasst ein Dichtungsteil 12, das von einem um einen Kern- draht 14 gelegten und von einer Spannhülse 15 in ausgerichteter Lage gehaltenen Borsten 16 gebildet wird sowie eine die freien Borstenenden 17 abstützende Stütz- platte 18, alle diese Bauteile sind gemeinsam in einer Nut 20 im Bauteil 10 durch Einpressung fixiert sowie form-und kraftschlüssig gehalten. Der Kerndraht 14 und die Spannhülse 15 bilden den sogenannten Borstenrücken des Dichtungsteils 12.

Das Dichtungsteil kann auch durch Klemmen, Schweißen, Löten oder Kleben herge- stellt werden, anstelle der geklemmten Version gemäß Bezugszeichen 12.

Die eine Anlagefläche 21 und eine Hinterschneidung 22 aufweisende Nut 20 weist einen mit der nicht dargestellten Dichtfläche korrespondierenden Verlauf auf und bestimmt eine definierte eindeutige Positionierung des Dichtungsteil in Bezug auf das nicht dargestellte abzudichtende Bauteil, dem dessen Borstenenden zugewandt sind.

Zur form-und kraftschlüssigen Verbindung von Dichtungsteil und Stützplatte in der Nut weist die an der Anlagefläche 21 sich abstützende Stützplatte 18 an ihrem in die Nut 20 ragenden Ende beidseitig längsgerichtete Rändelungen 25 und 26 auf und greift mit der Rändelung 25 in die Hinterschneidung 22 der Nut 20 und in der darge- stellten Lage mit der Rändelung 26 an der Spannhülse 15 des Dichtungsteils 12 klemmend an.

Nach Eindrücken des Borstenrückens des Dichtungsteiles und der Stützplatte in die Nut-wie in Fig. 1 dargestellt-ist das Dichtungsteil 12 mit dem Bauteil 10 kraft-und formschlüssig fest verbunden und sind die freien Enden 17 der Borsten 16 in einer vorbestimmten Lage entsprechend der geforderten Dichtwirkung stützend gehalten.

Die Nut 20 des Bauteiles 10 bildet also ein Borstengehäuse.

Das weitere Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt ebenfalls lediglich einen Aus- schnitt des die Nut 20 aufweisenden Bauteils 10, dass die insgesamt mit der Be- zugsziffer 11 bezeichnete Bürstendichtung aufnimmt. Auch dort besteht die Bürsten- dichtung aus dem Dichtungsteil 12 und einer Stützplatte 28, die nach Einpressung in die Nut 20 eine form-und kraftschlüssige feste Verbindung mit dem Bauteil 10 bil- den. Hierzu weist das in die Nut 20 ragende Ende der an der Anlagefläche 21 der Nut 20 sich abstützenden Stützplatte 28 wechselseitige wellenförmig abgebogene Vor- sprünge 31 und 32 auf, von denen die vom Dichtungsteil abgewandten Vorsprünge 31 in eine Hinterschneidung 29 der Nut 20 eingreifen, während die Vorsprünge 32 an der Spannhülse 15, also am Borstenrücken des Dichtungsteils 12 diesen teilweise umfassend angreifen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Bürstendichtung ist eben- falls ein Dichtungsteil 12 vorgesehen, das in gleicher Weise aufgebaut ist, wie es für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Dort ist also ebenfalls in einer Nut 20 eines die Bürstendichtung 11 tragenden Bauteils 10 die Bürstendich- tung durch Einpressung form-und kraftschlüssig gehalten. Hierzu dient ebenfalls eine die Borsten 16 abstützende Stützplatte 38, die flächig an der Anlagefläche 21 der Nut 20 anliegt und in ihrem in die Nut 20 ragenden Bereich einen Bund 40 auf- weist, der mit einer Bördelkante 41 die Spannhülse 15 des Borstenrückens teilweise umfasst. In der in Fig. 3 dargestellten eingepressten Lage greift der Bund 40 in eine zugeordnete Hinterschneidung 43 der Nut 20 ein, sodass auch bei dieser Ausfüh- rungsform über die Stützplatte 38 das Dichtungselement kraft-und formschlüssig in der Nut 20 gehalten ist.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 weist ebenfalls ein Dich- tungsteil 12 auf, das in gleicher Weise aufgebaut ist, wie es für das in Fig. 1 darge- stellte Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Die das Dichtungsteil aufnehmende Ausnehmung im Bauteil 10 ist jedoch nunmehr in Form einer Nut 23 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ausgebildet, weist also-verglichen mit den bisherigen Ausführungsbeispielen-zwei entsprechende aber spiegelbildlich einander gegenüberliegende Hinterschneidungen 44 und 45 auf.

Die mit der Bezugsziffer 48 bezeichnete Stützplatte hat ebenfalls einen der Nut 23 zugewandten, den Borstenrücken, also Kerndraht 14 und Spannhülse 15 teilweise umfassenden Bund 50, dessen dem Borstenende 17 abgewandte Grundfläche eine mittige Sicke 51 trägt ; vgl. Fig. 4. Beim Einpressen von Stützplatte und Dichtungsteil in Richtung der Pfeile 52,53 in die Nut 23 wird die Sicke 51 derart dauerhaft ver- formt, dass der Bund 50 zwecks Bildung der form-und kraftschlüssigen Verbindung an den Wandungen 44,45 der Nut 23 zur Anlage gelangt, wie dies Fig. 5 zeigt. Die Stützplatte 48 nimmt dabei mit ihrem langen Schenkel die in Fig. 5 dargestellte Lage ein und hält die Borsten 16 in einer vorbestimmten Lage entsprechend der geforder- ten Dichtwirkung. Die Blechstärke der als Klemmglied dienenden Stützplatte 48 be- trägt vorzugsweise 0,5 mm.

Allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das Dichtungsteil mittels einer entsprechend geformten Stützplatte in der als Borstenge- häuse dienenden, einer beliebig räumlich gekrümmten Dichtfläche folgenden Nut des die Borstendichtung tragenden Bauteils bei der Montage durch Einpressung kraft-und formschlüssig gehalten ist, und dass die Dichtung erst durch den Einbau des Dichtungsteils und der Stützplatte gebildet wird.