圓形刷式密封件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種圓形刷式密封件，其通常用于對渦輪噴氣發動機（或渦輪機）的 兩個加壓隔室之間進行密封。
【背景技術】
[0002] 渦輪噴氣發動機具有管狀隔室，管狀隔室中存在有不同的壓力。單個轉子軸穿過 這些隔室。因此，當軸在所述隔室之間穿過時，在定子（隔室的結構）和轉子（軸）之間提 供密封是重要的。由于這種類型的環境（高溫，轉子和定子之間的強徑向不均勻膨脹）的 極端條件，適合的技術使用了例如WO2010/063269中的刷式密封件。刷式密封件對于這種 應用而言具有足夠的密封級別，如果由適合的材料構造而成的話能夠承受高溫，并且對徑 向不均勻膨脹而言具有良好的適應性。
[0003] 在WO2010/063269中，刷式密封件在截面中由中心卡扣環和C形罩體構成，圍繞 中心卡扣環連續地纏繞有硬毛網，C形罩體在其內徑上開口；該罩體用于保持和保護所述 硬毛網。在FR2692019中提出的另一實施例中，中心卡扣環由被蓋圍繞的彈簧式密封件替 代，該蓋在FR2151186中進行了描述，由于蓋的彈性，其提供了C形罩體與接觸表面之間的 緊密接觸。特別地，如果刷式密封件介于隔室的兩個不同部件之間的話這是特別引人關注 的：于是刷式密封件相對于渦輪噴氣發動機外部的環境提供隔室的兩個部件之間的密封。 在該實施例中，C形罩體通常在其內徑上延伸有兩個平行的條帶，旨在盡可能靠近轉子保持 硬毛網的結構，以便防止硬毛網在接觸所述轉子時受到干擾。
[0004] 出現在WO2010/063269或FR2692019中的設計具有共同的缺點：將C形罩體封 閉必須通過對殼體進行沖壓或流動離心鑄造來實現，這些工藝在本性上會產生大的尺寸公 差。這些大的公差對于構造渦輪噴氣發動機而言帶來了各種限制。
[0005] 在EP-A-1203178中，發明人使用了如下構造作用基礎：具有中心卡扣環和C形罩 體的刷式密封件被安裝在兩部分的殼體中，壓接優選地提供了所述殼體的兩個部分之間的 聯接。如果該壓接的殼體具有的優點是具有緊密的幾何公差，但另一方面具有的缺點是增 大了該刷式密封件模塊的尺寸，這使得更加難以被容納到其環境中。此外，該殼體的高度取 決于C形罩體的初始高度；因此大公差的問題在高度上沒有得到解決。
[0006] 最后，在所述這些構造中，沒有看到明顯地能夠使刷式密封件被可旋轉地保持的 元件。這種作用通過軸向壓縮系統性地提供。在操作中例如由于不均勻膨脹導致的所述壓 縮的缺失因而將意味著所述旋轉保持的缺失。
【發明內容】
[0007] 本發明提供了一種具有緊密外部公差以及減小的整體尺寸的刷式密封件構造。概 括來說，所述刷式密封件構造為如下的刷式密封件：圍繞硬毛網的C形罩體結構從該刷式 密封件被移除，并且硬毛網被直接插入到外部殼體中，殼體原則上通過壓接封閉。盡管C形 罩體缺失，由于該密封件的構造其也能夠對將被設置在隔室的夾置所述密封件的兩個不同 部件之間的外部進行密封。使密封件能夠被可旋轉地保持在其座體中的系統也能夠被結 合。
[0008] 圓形殼體首先具有稱作"罩體"的第一部分。在截面中，該罩體包括柱體部分和徑 向回行部分，徑向回行部分根據殼體圍繞刷子還是刷子圍繞殼體而指向內部或外部；該截 面于是形成大寫字母"L"的形狀。
[0009] 所述徑向回行部分的內表面用作用于復合結構的支承表面，復合結構包括中心芯 部，刷式密封件的硬毛網圍繞中心芯部卷繞。每股硬毛的兩個端部的定向與所述徑向回行 部分的端部相同（朝向內部或外部）。最后，該結構包括兩個直徑：由硬毛的端部形成的直 徑，在下文中稱作"硬毛直徑"，以及另一在圍繞芯部的纏繞區域的直徑，在下文中稱作"平 滑直徑"。
[0010] 稱作"楔塊"的殼體的第二部分然后被插入到下罩體中并且在所述罩體的柱體部 分上居中。該楔塊的內表面抵靠所述復合結構。該楔塊在罩體中的軸向位置通過在兩個部 件的每個中的兩個相對平面表面之間的通常為金屬對金屬的軸向接觸來限定。事實上，由 此具有了關于罩體的高度的精確公差。該接觸的位置同樣進行計算以便對復合結構產生輕 微壓縮，這能夠產生硬毛網的良好的機械保持，特別是由于在本發明的一些最佳實施例中 作為芯部的一部分的彈簧的彈性。由于所述金屬對金屬的接觸以及彈簧的反作用力能夠從 一個部件到另一部件重復，因此能夠使得該壓縮可靠。這種適當地使用的彈性反作用力使 得壓接隨著時間的推移仍然可靠。
[0011] 上楔塊可以包括其位于殼體外部的表面上的軸向突出部分。殼體通過壓接被封 閉。柱體部分的頂部在突出部分上折疊，這提供了對壓接的密封。由缺失的C形結構產生 的泄漏路徑由此圍繞硬毛網被封閉。同時，整體尺寸通過限制該C形結構得到優化。
[0012] 本發明的一個重要方面在于優化了所述復合結構的兩個支承表面的幾何形狀。在 罩體上以及在楔塊上，在所述徑向回行部分上軸向地挖出凹入的桶狀部而不是選擇直線支 承表面。在橫截面中，桶狀部呈弧形。每個弧形的中心優選地位于與芯部的平均直徑相等的 直徑上。一旦硬毛網被纏繞在芯部上，每個弧形的半徑大于或等于硬毛網的最大半徑。這 些桶狀部的出現使復合結構能夠通過除了其平滑直徑之外的其它手段進行自居中，對殼體 的不太精確的公差具有調節作用。硬毛網上的剪應力同樣被減小。由于硬毛網與支承表面 之間的接觸區域不僅僅是偶然性的而是延伸出更大的寬度，因此硬毛網的旋轉保持也得到 改善。
[0013] 在由此改進的組件中，現在可以在復合結構的平滑直徑與面對下罩體的直徑之間 留有一些間隙，但并不減小復合結構在罩體中的居中性。通過壓接，這使得復合結構與罩體 之間的徑向接觸能夠通過對密封件進行擠壓而得到防止。當芯部是彈性的和柔性的時，這 樣的接觸會導致顯著地增大芯部的剛性，從而導致事實上的壓接破損風險。
[0014] -旦被組裝，密封件即具有兩個外部平面表面。這使得如有必要的話密封件的例 如盲孔的防旋轉裝置能夠被插入到其座體中，盲孔使得具有比所述孔的深度大的長度的銷 能夠被容置。一旦該銷被組裝，其將突出并且隨時可被插入到密封座體的孔中，以便在最后 提供可旋轉保持。
[0015] 在優選實施例中，楔塊和罩體各自具有唇緣，唇緣具有指向硬毛的端部的相同方 向的徑向圓形突起。這些突起圍繞硬毛網并且使硬毛網能夠非常靠近其端部被保持（在與 轉子的接觸區域）并且由此在密封件處于工作期間時能夠防止該硬毛網受干擾。而且，由 于之前提到的金屬對金屬的接觸，硬毛網的厚度得到控制，這使得由此形成的刷子的密封 性能能夠得優化。
[0016] 這些突起可以在與硬毛的接觸區域的末端處被倒圓，以便在硬毛抵靠所述該突起 被軸向彎折時限制剪切和將硬毛切斷的風險。
[0017]殼體的平滑直徑（與刷子相反）可以被機加工以便允許嵌入在座體中并由此優化 密封件與所述座體之間的密封。
[0018] 最后，在一些情況下，芯部可以被選擇成足夠柔性以便避免太顯著的剛性，太顯著 的剛性會導致妨礙壓接或導致壓毀硬毛。這樣的柔性芯部可以僅由具有C形截面的開口圓 形蓋構成，而不是具有螺旋彈簧的這種蓋。
【附圖說明】
[0019] 通過閱讀本發明的僅以示例性例子的方式提供的實施例的描述并且參照附圖，本 發明的其它優點和特征將變得明顯，其中：
[0020] 圖1示出了根據本發明的這種密封件的橫截面視圖，這里在其內徑上具有刷子；
[0021] 圖2示出了刷式密封的透視圖；
[0022] 以及圖3示出了刷式密封件的三維橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0023] 所示出的刷式密封件為圍繞中心軸線23的圓形。首先，該刷式密封件包括下罩體 1 (根據這里為附圖所選擇的示圖）。該刷式密封件還包括由硬毛層3和芯部24構成的復 合結構。芯部在這里具有中空截面并且由螺旋金屬彈簧5和金屬蓋4構成，螺旋金屬彈簧 5圍繞該密封件纏繞成環狀，金屬蓋4具有C形的開口截面并且圍繞并保護彈簧5。這種密 封件是已知的并且具體地以商標HELICOFLEX@進行銷售。本發明在其優選實施例中結 合有芯部；但芯部的其它實施例也是可以的，例如僅包括蓋4,這提供了更大的柔性。硬毛 層3具有圍繞芯部24纏繞的環繞部分20以及徑向指向內部并且起密封作用的平行的股束 21和22。纏繞體20的最大直徑被稱作"平滑直徑"并