DE60206347T2

DE60206347T2 - Dichtungsanordnung mit zwei konzentrischen Lippen

Info

Publication number: DE60206347T2
Application number: DE60206347T
Authority: DE
Inventors: Daniel Georges Plona
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: WO2003036140A1; US7086649B2; EP1306591B1; EP1306591A3; FR2831637B1; CA2464124C; FR2831637A1; US20040239039A1; EP1306591A2; DE60206347D1; CA2464124A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, die zwischen zwei wechselseitig drehenden Teilen angeordnet ist, und insbesondere eine Dichtungsanordnung, die an einem der Teile auf der Drehachse gleitend sitzt und zwei konzentrische Lippen aufweist, die einer ebenen Fläche des jeweilig anderen Teils zugewandt sind.
Eine solche Dichtungsanordnung schafft je nach dem Spiel zwischen den Lippen und der ebenen Fläche eine variable Dichtigkeit zwischen zwei abgeschlossenen Räumen, die durch die beiden Teile umgrenzt werden, und nimmt Gleichgewichtszustände ein, die durch die Kräfte der verschiedenen Drücke bestimmt werden, denen ihre Oberfläche ausgesetzt ist. Die Lippen haben die wichtige Funktion, einen Hohlraum abzugrenzen, in dem sich ein Druck aufbaut, der zwischen den Drücken der beiden durch die Dichtungsanordnung voneinander getrennten abgeschlossenen Räumen liegt, wie in der Patentschrift US 2001/0006272 dargelegt. Dieser Zwischendruck hängt von dem Spiel zwischen den Lippen und der ebenen Fläche des gegenüberliegenden Teils ab: Wenn sich beispielsweise dieses Spiel vergrößert, steigen die Lecks an der Dichtung und der Druck in dem Hohlraum zeigt die Tendenz, sich an den niedrigeren Druck anzugleichen. Das Gleichgewicht der Drücke ist zerstört, da die Druckkräfte, die in dem Hohlraum herrschen und die Dichtung von der ebenen Fläche wegdrücken, gesunken sind, während die anderen Druckkräfte die gleichen bleiben. Die Dichtung wird also auf die ebene Fläche gedrückt, bis das Spiel wieder seinen Gleichgewichtswert annimmt. Eine zweckmäßig konstruierte Dichtungsanordnung dieser Art reibt also nicht an der ebenen Fläche, lässt aber nur geringe Gasleckmengen durch.
Die Stabilität des Gleichgewichts kann jedoch unter bestimmten Umständen ein Nachteil werden, insbesondere wenn das Gas in dem Hochdruckraum ein Lüftungsgas ist, dessen Leckmenge zum anderen Raum hin gelegentlich, um ihn stärker zu kühlen, erhöht werden soll.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist daher die Verbesserung der oben beschriebenen Dichtungsanordnung dergestalt, dass ihr Spiel und ihre Leckmenge variiert werden kann, und zwar nach Wunsch und gesteuert. Das Mittel der Wahl besteht darin, die Verformung eines der Abschnitte der Dichtung zu ermöglichen, an welchem eine der Lippen sitzt, um ihn von dem ebenen Teil weiter zu entfernen oder anzunähern und damit die Verbindung des Hohlraums mit dem hinter dieser bewegbaren Lippe befindlichen abgeschlossenen Raum zu unterstützen oder zu hemmen. Als Folge wird der Druck in dem Hohlraum modifiziert, damit auch das Gleichgewicht der Drücke, das in einer anderen Position der Dichtungsanordnung mit einem veränderten Spiel und Leckdurchsatz neu gefunden wird.
Es gibt Dichtungsanordnungen, die unter dem Druck des umgebenden Gases verformbar sind, doch werden sie in anderen Situationen verwendet und geben insbesondere keine Auskunft darüber, wie der Druck in einem Zwischenhohlraum zwischen den abgeschlossenen Räumen zu modifizieren ist. Als Beispiele werden die europäische Patentschrift 0 629 798 und die französische Patentschrift 2 765 653 genannt.
Die Kräfte, die für die Verformung des Kranzes verantwortlich sind, können unterschiedlicher Art sein, wie sich später noch zeigt.
Die Erfindung betrifft so eine Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei
1 eine allgemeine Ansicht der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung zeigt, und
2 und 3 zwei Ausführungsvarianten zeigen.
Die Dichtungsanordnung hat die allgemeine Bezugszahl 1 und setzt sich aus einer zylinderförmigen Muffe 2, einem an der Muffe 2 angesetzten kreisförmigen Kranz 3 und zwei Dichtungslippen 4 und 5, die von dem Kranz 3 an seiner von der Muffe 2 abgewandten Seite hervorstehen, zusammen. Sie ist drehbar mit einem Teil 6 verbunden, das unter anderem eine Muffe 7 enthält, in der diejenige der Dichtungsanordnung 1 über eine Dichtung 8, die eine Nebendichtigkeit schafft, gleiten kann. Die Dichtungsanordnung 1 umfasst ferner einen Drehblockierzapfen 9, der in einer Rille 10 des Teils 6 festgehalten wird, um sie gegen die Drehbewegungen zusammenzuhalten, und sie kann durchgehend oder aus aneinandergrenzenden Kreisbogensegmenten zusammengesetzt sein, wie im Stand der Technik bekannt.
Ein zweites Teil 11 besitzt eine ebene Fläche 12, die ein Paar geschliffene und polierte Facetten 13 und 14 aufweist, die sich vor den Dichtungslippen 4 bzw. 5 befinden. Ferner ist ein Haken 15 zu erwähnen, der sich über den Kranz 3 hinaus erstreckt und sich über dessen Außenumfangslinie legt, um gegen starke Rückbewegungen der Dichtungsanordnung 1 gesichert zu sein, die in Übergangsbetriebsphasen der Maschine, zu der sie gehört, immer möglich sind. Die Teile 6 und 11 drehen sich zueinander um eine Achse X.
Zwischen den Teilen 6 und 11 und der Lippe 5 befindet sich ein Hochdruckraum 16, und zwischen den selben Teilen 6 und 11 und der anderen Lippe 4 befindet sich ein Niederdruckraum 17. Schließlich wird ein Hohlraum 18 von dem Kranz 3, den Lippen 4 und 5 sowie der ebenen Fläche 12 des Teils 11 umgrenzt.
Es wird ein Leckstrom vom Raum 16 zum Raum 17 durch das Spiel zwischen den Lippen 4 und 5 und den polierten Facetten 13 und 14 unterhalten. In dem Hohlraum 18 baut sich ein Zwischendruck auf, und sein Wert kann mittels Bohrungen 19 durch den Kranz 3 hindurch verändert werden, um eine zusätzliche Verbindung zu dem einen oder dem anderen der Räume, hier dem Hochdruckraum 16, zu schaffen.
Wie in 2 zu sehen, ist der Kranz 3 zur Seite des Hochdruckraums 16 und der Lippe 5 hin dünner, so dass dort ein beweglicher Abschnitt 20 geschaffen wird. Durch Höherregeln des Hochdrucks in dem Raum 16 biegt sich der Teil 20 zur ebenen Fläche 12 hin und verkleinert die Verbindung zu dem Hochdruckraum 16 und damit den Leckdurchsatz. Umgekehrt wird durch eine Senkung des Hochdrucks im Raum 16 dieser Durchsatz erhöht.
3 zeigt ein gleichwertiges Konzept, bei dem jedoch die Verformung und damit der Leckdurchsatz nicht durch eine Druckregelung gesteuert wird, sondern durch eine Temperaturveränderung: der hier die Bezugszahl 21 tragende bewegliche Teil des Kranzes 3 (der sich wie oben zwischen der Muffe 2 und der Lippe 5 befindet) ist durch eine Schicht 22 aus heterogenem Werkstoff vervollständigt, die ihm einen Bimetall-Aufbau verleiht, so dass er also die Eigenschaft hat, sich auf Grund der Unterschiede zwischen den Dehnungskoeffizienten zu biegen. Eine gleiche Wirkung könnte mit einem Werkstoff mit Formgedächtnis erzielt werden, der so gearbeitet ist, dass er zwei unterschiedliche Biegezustände aufweist; dieser Werkstoff kann wie die Schicht 22 auf der Oberfläche der Dichtungsanordnung 1 angebracht werden, indem er auf der Dichtungsanordnung 1 haftet.
Die Muffe 2 schließt sich an den Kranz 3 außerhalb von dessen durchschnittlichen Radius an, wobei sie ihn in zwei Abschnitte mit ungleichen Breiten unterteilt, und der bewegliche Abschnitt entspricht dem breiteren Teil, gemessen von der Muffe 2 aus.

Claims

Dichtungsanordnung (1), die dazu bestimmt ist, zwischen einem ersten Teil (11), das mit einem Paar kreisförmiger und ebener Facetten (13, 14) versehen ist, und einem zweiten Teil (6), das sich gegenüber dem ersten Teil vor den Facetten um eine Achse (X) drehen kann, angeordnet zu werden, wobei die Dichtungsanordnung (1) eine zylinderförmige Muffe (2), einem an der Muffe angebrachten Kranz (3) und zwei kreisförmige Dichtungslippen (4, 5), die bei eingebauter Dichtungsanordnung von dem Kranz zu den Facetten hin hervorstehen, aufweist, wobei der Kranz (3) zwischen der Muffe und einer der Lippe einen Abschnitt (20, 21) aufweist, der unter Einwirkung von umgebenden Kräften bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe dazu bestimmt ist, auf dem zweiten Teil entlang der Achse zu gleiten, und die Muffe sich an den Kranz außerhalb von dessen durchschnittlichen Radius anschließt, wobei sie ihn in zwei Abschnitte mit ungleichen Breiten unterteilt, und dass der bewegliche Abschnitt dem breiteren Teil, von der Muffe aus gemessen, entspricht.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (19) durch den Kranz (3) hindurch verlaufen.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Abschnitt einer Verschlankung des Kranzes entspricht.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Abschnitt einen Teil aufweist, der heterogen mit einem ergänzenden Abschnitt des Kranzes ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der heterogene Teil aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Abschnitt bimetallisch ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus einer Legierung mit Formgedächtnis besteht.