JP2001355743A - 非密封形の封止構造 - Google Patents
非密封形の封止構造Info
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- JP2001355743A JP2001355743A JP2001110181A JP2001110181A JP2001355743A JP 2001355743 A JP2001355743 A JP 2001355743A JP 2001110181 A JP2001110181 A JP 2001110181A JP 2001110181 A JP2001110181 A JP 2001110181A JP 2001355743 A JP2001355743 A JP 2001355743A
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- sealing
- sealing element
- sealing structure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
- F16J15/3292—Lamellar structures
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで容易に製作でき、耐久性にも優れ
た、可撓性を有する複数の封止エレメントを備えた非密
封形の封止構造を提供する。 【解決手段】 相対的な運動をする２つの部材の間に装
備する非密封形の封止構造は、可撓性を有する複数の封
止エレメント４、５を備えている。封止エレメントの各
々は、その一端が封止エレメント担持部材８、９に固定
連結されており、その他端である自由端が折曲げられて
その自由端の先端部が前記２つの部材のうちの一方の部
材の表面へ向けられている。封止エレメント担持部材は
２つの部材のうちの他方の部材に固定連結されており、
封止エレメントの折曲げられた先端部はその少なくとも
片側が支持されている。以上において、各々の封止エレ
メント４、５を、折曲部を有する薄肉の板バネとして形
成し、それら封止エレメントを、互いに平行に延在し
て、少なくとも２箇所で交互に重なり合うように配設し
た。
た、可撓性を有する複数の封止エレメントを備えた非密
封形の封止構造を提供する。 【解決手段】 相対的な運動をする２つの部材の間に装
備する非密封形の封止構造は、可撓性を有する複数の封
止エレメント４、５を備えている。封止エレメントの各
々は、その一端が封止エレメント担持部材８、９に固定
連結されており、その他端である自由端が折曲げられて
その自由端の先端部が前記２つの部材のうちの一方の部
材の表面へ向けられている。封止エレメント担持部材は
２つの部材のうちの他方の部材に固定連結されており、
封止エレメントの折曲げられた先端部はその少なくとも
片側が支持されている。以上において、各々の封止エレ
メント４、５を、折曲部を有する薄肉の板バネとして形
成し、それら封止エレメントを、互いに平行に延在し
て、少なくとも２箇所で交互に重なり合うように配設し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分に記載した種類の非密封形の封止構造に関するもので
あり、この封止構造は、例えばターボ機械におけるロー
タとステータとの間などのように、相対的な運動をする
２つの部材の間に装備する非密封形の封止構造であっ
て、可撓性を有する複数の封止エレメントを備え、それ
ら複数の封止エレメントの各々は、その一端が封止エレ
メント担持部材に固定連結されており、その他端である
自由端が折曲げられてその自由端の先端部が前記２つの
部材のうちの一方の部材の表面へ向けられており、前記
封止エレメント担持部材は前記２つの部材のうちの他方
の部材に固定連結されており、前記封止エレメントの折
曲げられた先端部はその少なくとも片側が支持されてい
る封止構造である。
分に記載した種類の非密封形の封止構造に関するもので
あり、この封止構造は、例えばターボ機械におけるロー
タとステータとの間などのように、相対的な運動をする
２つの部材の間に装備する非密封形の封止構造であっ
て、可撓性を有する複数の封止エレメントを備え、それ
ら複数の封止エレメントの各々は、その一端が封止エレ
メント担持部材に固定連結されており、その他端である
自由端が折曲げられてその自由端の先端部が前記２つの
部材のうちの一方の部材の表面へ向けられており、前記
封止エレメント担持部材は前記２つの部材のうちの他方
の部材に固定連結されており、前記封止エレメントの折
曲げられた先端部はその少なくとも片側が支持されてい
る封止構造である。
【０００２】
【従来の技術】この種の公知の封止構造としては、ドイ
ツ特許公報ＤＥ−Ａ−１９６１８４７５に記載されてい
るものがある。その封止構造においては、可撓性を有す
る封止エレメントが、先端部を折曲げたブラシ毛として
形成されており、そのためブラシ形の封止構造という、
独特の構成となっている。その構成の利点は、ブラシ毛
が充分な可撓性を持ち得るように、充分な撓み長さを確
保しつつ、その封止構造の、そのブラシ毛の屈曲部から
先の部分が延在する方向における寸法を、非常に小さく
抑えられるということにある。回転軸の外周を封止する
構造とする場合には、ブラシ毛の先端を、回転軸の軸心
の径方向を向くように折曲げるため、封止構造の径方向
の厚さを非常に小さくすることができ、従って、封止構
造の直径を小さく抑えることができる。この方式が特に
有用であるのは、例えば、通常はラビリンス形の封止構
造が使用されている封止部位に、それに代わる封止構造
として、このブラシ形の封止構造を組込む場合であり、
なぜならば、そのような場合には、その封止構造を配設
するために確保し得る空間が、軸心方向には充分に広い
が径方向には非常に狭い空間となるからである。また、
回転体の外周ではなく側面（端面）を封止する構造とす
る場合には、ブラシ毛の先端を、その回転軸心の方向を
向くように折曲げるため、そのブラシ毛のうちの、必要
な撓み長さを提供する部分は、径方向に延在することに
なる。従ってこの場合には、その封止構造を配設するた
めに必要な空間の、回転軸心方向の寸法を小さく抑える
ことができるため、必要とされる配設空間の寸法をいず
れか１つの方向において小さく抑え得るという利点は、
このような場合にも得られることが明らかである。しか
しながら、このような「折曲げたブラシ毛を使用した封
止構造」には、製作コストが高いという問題が付随して
いる。製作コストが高くなる原因としては、特に、例え
ば数百本にも達する多数の折曲げたブラシ毛を、正しく
整列させて、耐久性を有する取付法で、確実に固定しな
ければならないということにあり、それらブラシ毛の取
付位置は、一般的に、何重にも重なり合って密集した状
態とならざるを得ない。また更に、多くの場合、金属製
のブラシ毛の折曲げた自由端（先端）の部分は非常にデ
リケートであり、永久変形してしまう（これは極めて不
都合なことである）おそれや、破損するおそれが多々あ
る。
ツ特許公報ＤＥ−Ａ−１９６１８４７５に記載されてい
るものがある。その封止構造においては、可撓性を有す
る封止エレメントが、先端部を折曲げたブラシ毛として
形成されており、そのためブラシ形の封止構造という、
独特の構成となっている。その構成の利点は、ブラシ毛
が充分な可撓性を持ち得るように、充分な撓み長さを確
保しつつ、その封止構造の、そのブラシ毛の屈曲部から
先の部分が延在する方向における寸法を、非常に小さく
抑えられるということにある。回転軸の外周を封止する
構造とする場合には、ブラシ毛の先端を、回転軸の軸心
の径方向を向くように折曲げるため、封止構造の径方向
の厚さを非常に小さくすることができ、従って、封止構
造の直径を小さく抑えることができる。この方式が特に
有用であるのは、例えば、通常はラビリンス形の封止構
造が使用されている封止部位に、それに代わる封止構造
として、このブラシ形の封止構造を組込む場合であり、
なぜならば、そのような場合には、その封止構造を配設
するために確保し得る空間が、軸心方向には充分に広い
が径方向には非常に狭い空間となるからである。また、
回転体の外周ではなく側面（端面）を封止する構造とす
る場合には、ブラシ毛の先端を、その回転軸心の方向を
向くように折曲げるため、そのブラシ毛のうちの、必要
な撓み長さを提供する部分は、径方向に延在することに
なる。従ってこの場合には、その封止構造を配設するた
めに必要な空間の、回転軸心方向の寸法を小さく抑える
ことができるため、必要とされる配設空間の寸法をいず
れか１つの方向において小さく抑え得るという利点は、
このような場合にも得られることが明らかである。しか
しながら、このような「折曲げたブラシ毛を使用した封
止構造」には、製作コストが高いという問題が付随して
いる。製作コストが高くなる原因としては、特に、例え
ば数百本にも達する多数の折曲げたブラシ毛を、正しく
整列させて、耐久性を有する取付法で、確実に固定しな
ければならないということにあり、それらブラシ毛の取
付位置は、一般的に、何重にも重なり合って密集した状
態とならざるを得ない。また更に、多くの場合、金属製
のブラシ毛の折曲げた自由端（先端）の部分は非常にデ
リケートであり、永久変形してしまう（これは極めて不
都合なことである）おそれや、破損するおそれが多々あ
る。
【０００３】ドイツ特許公報ＤＥ−Ｃ−４４０３６０５
には、封止エレメントとして、可撓性を有する帯板部材
を使用することが記載されており、この帯板部材は、そ
れが撓んで変位する方向と直交する方向を、幅方向とし
たものである。この帯板部材は、運動する部材の表面に
斜めに当接させたへらのように、その部材の表面に摺接
して滑動するか、或いは、その部材の表面に形成される
エアクッションによって浮上した状態で滑動するもので
ある。この方式を用いて、回転軸の外周を封止する封止
構造を構成した場合には、漏れ流量が大きくなり、その
原因は、軸方向に延在する隙間（漏れ流路）の断面積や
個数が、使用する帯板部材の本数に略々対応して増大し
てしまうからである。この構成では、かりに、複数の帯
板部材を備えたリングを幾つも使用して、必要に応じて
それらリングの角度を互いにずらした上で、それらリン
グを軸方向に並設するようにしたとしても、その問題を
完全に解決することはできない。従ってこの構成は、ブ
ラシ形の封止構造に付随する上述の問題の解決法とはな
っていない。
には、封止エレメントとして、可撓性を有する帯板部材
を使用することが記載されており、この帯板部材は、そ
れが撓んで変位する方向と直交する方向を、幅方向とし
たものである。この帯板部材は、運動する部材の表面に
斜めに当接させたへらのように、その部材の表面に摺接
して滑動するか、或いは、その部材の表面に形成される
エアクッションによって浮上した状態で滑動するもので
ある。この方式を用いて、回転軸の外周を封止する封止
構造を構成した場合には、漏れ流量が大きくなり、その
原因は、軸方向に延在する隙間（漏れ流路）の断面積や
個数が、使用する帯板部材の本数に略々対応して増大し
てしまうからである。この構成では、かりに、複数の帯
板部材を備えたリングを幾つも使用して、必要に応じて
それらリングの角度を互いにずらした上で、それらリン
グを軸方向に並設するようにしたとしても、その問題を
完全に解決することはできない。従ってこの構成は、ブ
ラシ形の封止構造に付随する上述の問題の解決法とはな
っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に説明
した従来の技術の状況、並びにそれら従来の技術に付随
する欠点に鑑みて成されたものであり、本発明の目的
は、先端部分を折曲げた可撓性を有する複数の封止エレ
メントを備えた非密封形の封止構造であって、同等の機
能を有するブラシ形の封止構造と比べて、より低コスト
でより容易に製作することができ、耐久性にも優れた封
止構造を提供することにある。
した従来の技術の状況、並びにそれら従来の技術に付随
する欠点に鑑みて成されたものであり、本発明の目的
は、先端部分を折曲げた可撓性を有する複数の封止エレ
メントを備えた非密封形の封止構造であって、同等の機
能を有するブラシ形の封止構造と比べて、より低コスト
でより容易に製作することができ、耐久性にも優れた封
止構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
前提部分に記載した構成要件と、請求項１の特徴部分に
記載した構成要件との組合せによって達成される。即
ち、ここでは、ブラシ毛の代わりに、折曲部を有する薄
肉の板バネを使用するようにしており、また、そのよう
な複数の板バネを、互いに平行に延在して、少なくとも
２箇所で交互に重なり合うように配設するようにしてい
る。これによって、第１に、封止エレメントの本数を大
幅に低減することが可能となる。また、封止エレメント
及び封止エレメント担持部材を高精度で製作することに
よって、それら部品を一体に組付ける作業が容易化され
るため、所望の形状の封止構造を容易且つ迅速に形成す
ることが可能となる。封止エレメントとして「折曲げた
ブラシ毛」を用いた場合のように、封止エレメントの向
きが不正となるようなことも殆どなくなる。仕上げ加工
に要するコストも、確実に、且つ大幅に低減することが
できる。更に、「板バネ」として形成した封止エレメン
トは、ブラシ毛として形成した封止エレメントと比べ
て、例えば封止構造の取付け及び取外しのための取扱い
の際や、運転時などに、永久変形したり折損するなどし
て傷むおそれが格段に低い上に、より大きな圧力差にも
耐え得るものとすることができる。この封止構造が、同
等の機能を有するブラシ形の封止構造と比べて、その漏
れ流量特性及び摩耗特性がどれほど異なるものであるか
は、実験を行えば明らかである。
前提部分に記載した構成要件と、請求項１の特徴部分に
記載した構成要件との組合せによって達成される。即
ち、ここでは、ブラシ毛の代わりに、折曲部を有する薄
肉の板バネを使用するようにしており、また、そのよう
な複数の板バネを、互いに平行に延在して、少なくとも
２箇所で交互に重なり合うように配設するようにしてい
る。これによって、第１に、封止エレメントの本数を大
幅に低減することが可能となる。また、封止エレメント
及び封止エレメント担持部材を高精度で製作することに
よって、それら部品を一体に組付ける作業が容易化され
るため、所望の形状の封止構造を容易且つ迅速に形成す
ることが可能となる。封止エレメントとして「折曲げた
ブラシ毛」を用いた場合のように、封止エレメントの向
きが不正となるようなことも殆どなくなる。仕上げ加工
に要するコストも、確実に、且つ大幅に低減することが
できる。更に、「板バネ」として形成した封止エレメン
トは、ブラシ毛として形成した封止エレメントと比べ
て、例えば封止構造の取付け及び取外しのための取扱い
の際や、運転時などに、永久変形したり折損するなどし
て傷むおそれが格段に低い上に、より大きな圧力差にも
耐え得るものとすることができる。この封止構造が、同
等の機能を有するブラシ形の封止構造と比べて、その漏
れ流量特性及び摩耗特性がどれほど異なるものであるか
は、実験を行えば明らかである。
【０００６】尚、従属請求項は、以上の封止構造の好適
な実施の形態における様々な特徴を記載したものであ
る。
な実施の形態における様々な特徴を記載したものであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】これより、図面を参照しつつ、本
発明について更に詳細に説明して行く。尚、図面は説明
のための模式図であり、正確な縮尺図ではない。
発明について更に詳細に説明して行く。尚、図面は説明
のための模式図であり、正確な縮尺図ではない。
【０００８】図示した封止構造１は、例えばガスタービ
ンエンジンなどのターボ機械において、そのロータ２と
ステータ３との間を流体が吹き抜けるのを抑止するため
の、非密封形の封止構造である。そのため、この封止構
造１は、回転対称形状に構成されており、ロータ２の周
囲を包囲するリング形の形状を有している。この封止構
造１の主要な構成要素は、封止エレメント４、５と、封
止エレメント担持部材８とである。封止エレメント担持
部材８は、ステータ３に嵌合させて固定するようにして
あり、両者間の嵌め合いを適切に定めることにより、封
止エレメント担持部材８が、ステータ３に密着して、ス
テータ３と同心的になるようにすると共に、封止エレメ
ント担持部材８をステータ３から取外すことも可能にし
てある。封止エレメント４、５は、板バネとして形成さ
れた部材であり、その一端（図中において水平に延在し
ている封止エレメント４、５の左端部分）が、封止エレ
メント担持部材８に固定連結されている。この固定連結
は、例えば、溶接、ロウ付け、接着剤による接合、それ
に鋲止めなどの手段によって行えばよく、更に、それら
手段のうちの２つまたは幾つかを組合せるようにしても
よい。
ンエンジンなどのターボ機械において、そのロータ２と
ステータ３との間を流体が吹き抜けるのを抑止するため
の、非密封形の封止構造である。そのため、この封止構
造１は、回転対称形状に構成されており、ロータ２の周
囲を包囲するリング形の形状を有している。この封止構
造１の主要な構成要素は、封止エレメント４、５と、封
止エレメント担持部材８とである。封止エレメント担持
部材８は、ステータ３に嵌合させて固定するようにして
あり、両者間の嵌め合いを適切に定めることにより、封
止エレメント担持部材８が、ステータ３に密着して、ス
テータ３と同心的になるようにすると共に、封止エレメ
ント担持部材８をステータ３から取外すことも可能にし
てある。封止エレメント４、５は、板バネとして形成さ
れた部材であり、その一端（図中において水平に延在し
ている封止エレメント４、５の左端部分）が、封止エレ
メント担持部材８に固定連結されている。この固定連結
は、例えば、溶接、ロウ付け、接着剤による接合、それ
に鋲止めなどの手段によって行えばよく、更に、それら
手段のうちの２つまたは幾つかを組合せるようにしても
よい。
【０００９】封止エレメント４、５は、その他端である
自由端が折曲げられて、それら自由端の先端部６、７が
ロータ２の方へ向けられている。また、それら先端部
６、７は、大きな圧力差に耐えられるように、それらの
少なくとも片側を支持するようにしている。図示した右
側の支持リップ部１０は、運転時に先端部６、７の左側
に作用する圧力が、右側に作用する圧力よりかなり大き
い場合に、その圧力差によって引き起こされる先端部
６、７の径方向の変位、即ち、ロータ２の表面に対して
垂直な方向の変位を、できるだけ小さく抑えるためのも
のである。また、この支持リップ部１０が先端部６、７
を支持する部位には、大きな摩擦が作用しないようにし
ておく。図中に一点鎖線で示したのは、変更例にかかる
封止エレメント担持部材９であり、この封止エレメント
担持部材９は、その支持リップ部１１によって、封止エ
レメント４、５の先端部６、７を左側から支持してお
り、これは、右側から作用する圧力が左側から作用する
圧力より大きい場合に、その大きな圧力に耐えられるよ
うにするためのものである。もし運転中に、封止構造１
の左側の圧力が右側の圧力より低くなることも、その逆
もあり得るのであれば、先端部６、７を両側から支持し
ておくのがよく、その場合には、例えば、２つの封止エ
レメント担持部材８、９を組み合わせた形状の、支持リ
ップ部１０と１１の両方を備えた封止エレメント担持部
材を用いればよい。封止エレメント４、５及び封止エレ
メント担持部材８、９の材料としては、様々な金属材料
や、合成樹脂材料を使用することができ、繊維強化樹脂
材料を使用するのもよい。また、セラミック材料は、主
として、それらの部品に耐熱コート層や耐摩耗コート層
を形成するための材料として好適なものであるが、それ
ら部品自体の材料としても好適に使用することができ
る。また、封止エレメント４、５の材料として、ガラス
状金属材料、即ち、アモルファス合金材料を用いると好
適な結果が得られることがある。更に、以上に言及した
材料を様々に組み合わせた複合材料を使用するのもよ
い。
自由端が折曲げられて、それら自由端の先端部６、７が
ロータ２の方へ向けられている。また、それら先端部
６、７は、大きな圧力差に耐えられるように、それらの
少なくとも片側を支持するようにしている。図示した右
側の支持リップ部１０は、運転時に先端部６、７の左側
に作用する圧力が、右側に作用する圧力よりかなり大き
い場合に、その圧力差によって引き起こされる先端部
６、７の径方向の変位、即ち、ロータ２の表面に対して
垂直な方向の変位を、できるだけ小さく抑えるためのも
のである。また、この支持リップ部１０が先端部６、７
を支持する部位には、大きな摩擦が作用しないようにし
ておく。図中に一点鎖線で示したのは、変更例にかかる
封止エレメント担持部材９であり、この封止エレメント
担持部材９は、その支持リップ部１１によって、封止エ
レメント４、５の先端部６、７を左側から支持してお
り、これは、右側から作用する圧力が左側から作用する
圧力より大きい場合に、その大きな圧力に耐えられるよ
うにするためのものである。もし運転中に、封止構造１
の左側の圧力が右側の圧力より低くなることも、その逆
もあり得るのであれば、先端部６、７を両側から支持し
ておくのがよく、その場合には、例えば、２つの封止エ
レメント担持部材８、９を組み合わせた形状の、支持リ
ップ部１０と１１の両方を備えた封止エレメント担持部
材を用いればよい。封止エレメント４、５及び封止エレ
メント担持部材８、９の材料としては、様々な金属材料
や、合成樹脂材料を使用することができ、繊維強化樹脂
材料を使用するのもよい。また、セラミック材料は、主
として、それらの部品に耐熱コート層や耐摩耗コート層
を形成するための材料として好適なものであるが、それ
ら部品自体の材料としても好適に使用することができ
る。また、封止エレメント４、５の材料として、ガラス
状金属材料、即ち、アモルファス合金材料を用いると好
適な結果が得られることがある。更に、以上に言及した
材料を様々に組み合わせた複合材料を使用するのもよ
い。
【００１０】封止エレメント４、５は、各々の封止エレ
メントを個別の部品として製作するようにしてもよく、
その場合には、製作した各々の封止エレメントを、封止
エレメント担持部材８、９に個々に連結すればよい。ま
た、幾本かの封止エレメントをまとめて１枚の薄板状の
部品として形成するようにしてもよく、そうする場合に
は、薄板材料の一側に複数の切込みを形成して、複数本
の突片が連続して並んだ形状の部品を製作して、続い
て、その部品のそれら突片の先端部分を折曲げるように
すればよい。これによって、折曲部を有する複数本の封
止エレメントが連なった、一体に形成された櫛歯形状の
部品が得られる。この櫛歯形状の部品は、殆ど平坦で僅
かに湾曲した円弧形状に湾曲させることができる。そし
て、そのように湾曲させた複数の部品を、封止エレメン
ト担持部材に取付けることにより、比較的少ない個数の
部品を接合するだけで所望の形状の封止構造を構成する
ことができる。尚、このような構成は、当業者であれば
容易に理解し得るものであるため、図には示さない。
メントを個別の部品として製作するようにしてもよく、
その場合には、製作した各々の封止エレメントを、封止
エレメント担持部材８、９に個々に連結すればよい。ま
た、幾本かの封止エレメントをまとめて１枚の薄板状の
部品として形成するようにしてもよく、そうする場合に
は、薄板材料の一側に複数の切込みを形成して、複数本
の突片が連続して並んだ形状の部品を製作して、続い
て、その部品のそれら突片の先端部分を折曲げるように
すればよい。これによって、折曲部を有する複数本の封
止エレメントが連なった、一体に形成された櫛歯形状の
部品が得られる。この櫛歯形状の部品は、殆ど平坦で僅
かに湾曲した円弧形状に湾曲させることができる。そし
て、そのように湾曲させた複数の部品を、封止エレメン
ト担持部材に取付けることにより、比較的少ない個数の
部品を接合するだけで所望の形状の封止構造を構成する
ことができる。尚、このような構成は、当業者であれば
容易に理解し得るものであるため、図には示さない。
【００１１】図２は、図１の切断面Ｉ−Ｉに沿って切断
した、封止構造１の部分断面図であり、この図には、理
解を容易にするために、封止エレメント４、５及びロー
タ２だけを示した。この図から明らかな第１の点とし
て、複数の封止エレメント４で外層を形成し、また複数
の封止エレメント５で内層を形成することで、二層構造
にしているということがある。その結果、図２の視線方
向においては、封止エレメント４の折曲げた先端部６が
手前に位置しており、封止エレメント５の折曲げた先端
部７がその背後に位置している。図２から明らかな第２
の点として、外側の封止エレメント４と内側の封止エレ
メント５とが交互に重なり合っており、隣り合った２つ
の封止エレメントの間に存在する間隙即ちスリットにつ
いても、外側の封止エレメント４どうしの間のスリット
と、内側のエレメント５どうしの間のスリットとが、交
互に位置しているということがある。また、折曲げた先
端部６、７の先端縁は、ロータ２の表面へ向けられてい
る。それら先端縁は互いに連なって１つの円を形成して
おり、この円の直径Ｄは、ロータ２の外径ｄに略々対応
した寸法である。これによって画成される間隙Ｓの寸法
は、最も小さい場合には「ゼロ」となり、これは、封止
エレメント４、５の先端縁が、ロータ２の表面に摺接し
ている場合である。ただし、摩耗の発生を防止するとい
う観点からは、一般的に、小さな間隙Ｓが確実に画成さ
れるように設計しておくのがよい。また更に、ロータ２
の表面に対向する先端部６、７の先端縁には、所望の公
称内径Ｄに仕上げるための摺り合せ加工などの、適当な
仕上げ加工を施すようにすると、封止構造１の漏れ抑止
性能を高めるうえで効果的である。
した、封止構造１の部分断面図であり、この図には、理
解を容易にするために、封止エレメント４、５及びロー
タ２だけを示した。この図から明らかな第１の点とし
て、複数の封止エレメント４で外層を形成し、また複数
の封止エレメント５で内層を形成することで、二層構造
にしているということがある。その結果、図２の視線方
向においては、封止エレメント４の折曲げた先端部６が
手前に位置しており、封止エレメント５の折曲げた先端
部７がその背後に位置している。図２から明らかな第２
の点として、外側の封止エレメント４と内側の封止エレ
メント５とが交互に重なり合っており、隣り合った２つ
の封止エレメントの間に存在する間隙即ちスリットにつ
いても、外側の封止エレメント４どうしの間のスリット
と、内側のエレメント５どうしの間のスリットとが、交
互に位置しているということがある。また、折曲げた先
端部６、７の先端縁は、ロータ２の表面へ向けられてい
る。それら先端縁は互いに連なって１つの円を形成して
おり、この円の直径Ｄは、ロータ２の外径ｄに略々対応
した寸法である。これによって画成される間隙Ｓの寸法
は、最も小さい場合には「ゼロ」となり、これは、封止
エレメント４、５の先端縁が、ロータ２の表面に摺接し
ている場合である。ただし、摩耗の発生を防止するとい
う観点からは、一般的に、小さな間隙Ｓが確実に画成さ
れるように設計しておくのがよい。また更に、ロータ２
の表面に対向する先端部６、７の先端縁には、所望の公
称内径Ｄに仕上げるための摺り合せ加工などの、適当な
仕上げ加工を施すようにすると、封止構造１の漏れ抑止
性能を高めるうえで効果的である。
【００１２】図１及び図２に示した封止構造１は、回転
対称形状の、リング形の構造であるが、この構造を更に
拡張することによって、本発明にかかる封止構造を、平
面的な部材の封止のための構造とすることも容易であ
る。そのためには、湾曲した閉じた円形の封止エレメン
ト担持部材の代わりに、適当な長さの直線的な桟状の封
止エレメント担持部材を使用すればよい。そして、その
封止エレメント担持部材に、図示した封止エレメント担
持部材の場合と同様に、複数の封止エレメントを少なく
とも２箇所で交互に重なり合うようにして固定し、封止
機能を提供するそれら封止エレメントの折曲げた先端部
の先端縁が、同一平面上に揃うようにすればよい。尚、
この構造に関しては、図２に示した２つの直径ｄ及びＤ
が「限りなく」拡大した結果、互いに同心的な２つの円
弧が、互いに平行な２本の直線になったものと考えれば
よい。
対称形状の、リング形の構造であるが、この構造を更に
拡張することによって、本発明にかかる封止構造を、平
面的な部材の封止のための構造とすることも容易であ
る。そのためには、湾曲した閉じた円形の封止エレメン
ト担持部材の代わりに、適当な長さの直線的な桟状の封
止エレメント担持部材を使用すればよい。そして、その
封止エレメント担持部材に、図示した封止エレメント担
持部材の場合と同様に、複数の封止エレメントを少なく
とも２箇所で交互に重なり合うようにして固定し、封止
機能を提供するそれら封止エレメントの折曲げた先端部
の先端縁が、同一平面上に揃うようにすればよい。尚、
この構造に関しては、図２に示した２つの直径ｄ及びＤ
が「限りなく」拡大した結果、互いに同心的な２つの円
弧が、互いに平行な２本の直線になったものと考えれば
よい。
【００１３】図１及び図２に示した封止構造１は、軸心
方向に圧力差が存在する場合に、その軸心方向における
封止機能を提供するための構造である。ただし、本発明
は、回転対称形状における径方向の封止機能を提供する
ための構造とすることもでき、例えば、ロータの側面
（端面）の封止機能を提供することも可能である。その
場合には、封止エレメントの折曲げた先端部が、そのロ
ータの軸心方向に延在するようにすればよい。
方向に圧力差が存在する場合に、その軸心方向における
封止機能を提供するための構造である。ただし、本発明
は、回転対称形状における径方向の封止機能を提供する
ための構造とすることもでき、例えば、ロータの側面
（端面）の封止機能を提供することも可能である。その
場合には、封止エレメントの折曲げた先端部が、そのロ
ータの軸心方向に延在するようにすればよい。
【００１４】この封止構造は、平面的な構造や、回転対
称形状の構造とする以外に、更にその他の形態とするこ
とも可能である。例えば、多角形の形状や、任意に湾曲
させた形状の構造とすることもでき、また、その場合
に、閉じた形状と開いた形状とのいずれの構造とするこ
ともできる。これらは全て、当業者には容易に理解し得
る構造であるため、図には示さない。
称形状の構造とする以外に、更にその他の形態とするこ
とも可能である。例えば、多角形の形状や、任意に湾曲
させた形状の構造とすることもでき、また、その場合
に、閉じた形状と開いた形状とのいずれの構造とするこ
ともできる。これらは全て、当業者には容易に理解し得
る構造であるため、図には示さない。
【００１５】力学的な観点からは、本発明は動的封止構
造と準静的封止構造との、いずれにも適用可能なもので
あり、即ち、ステータに対して高速で回転するロータに
適用し得るばかりでなく、相対的な運動が存在する封止
部位であれば、その運動が微小であっても、間欠的であ
っても、また低速であっても、適用することのできるも
のである。
造と準静的封止構造との、いずれにも適用可能なもので
あり、即ち、ステータに対して高速で回転するロータに
適用し得るばかりでなく、相対的な運動が存在する封止
部位であれば、その運動が微小であっても、間欠的であ
っても、また低速であっても、適用することのできるも
のである。
【００１６】可撓性を有する板バネとして形成した封止
エレメントの、その封止機能を提供している先端縁は、
運動する部材の表面に摺接させるようにしてもよく、ま
た、少なくとも通常の運転が行われているときには、そ
の運動する部材の表面から離れて非接触状態にあるよう
にしてもよい。
エレメントの、その封止機能を提供している先端縁は、
運動する部材の表面に摺接させるようにしてもよく、ま
た、少なくとも通常の運転が行われているときには、そ
の運動する部材の表面から離れて非接触状態にあるよう
にしてもよい。
【００１７】更に、運動する部材の表面に溝を形成し
て、封止エレメントの折曲げた先端部がその溝の中に入
り込むようにしてもよく、そうすれば、封止機能のラビ
リンス効果を高めることができる。
て、封止エレメントの折曲げた先端部がその溝の中に入
り込むようにしてもよく、そうすれば、封止機能のラビ
リンス効果を高めることができる。
【００１８】また、直径の小さい回転対称形状の封止構
造とする場合には、その封止構造における間隙を画成す
る封止エレメントの折曲げた先端部の形状を、先端へ行
くほど幅が細くなる形状としたり、逆に先端へ行くほど
幅が広くなる形状とすることによって、複数の封止エレ
メントの先端部が、全体として円錐形を形成するように
すると効果的である。
造とする場合には、その封止構造における間隙を画成す
る封止エレメントの折曲げた先端部の形状を、先端へ行
くほど幅が細くなる形状としたり、逆に先端へ行くほど
幅が広くなる形状とすることによって、複数の封止エレ
メントの先端部が、全体として円錐形を形成するように
すると効果的である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
封止エレメントが板バネとして形成されているために、
従来のブラシ毛として形成した封止エレメントに比較し
て、封止構造の取付け及び取外しのための取扱いの際
や、運転時に永久変形したり折損するなどして傷むおそ
れが格段に低く、より大きな圧力差にも耐え得るものと
することができる。
封止エレメントが板バネとして形成されているために、
従来のブラシ毛として形成した封止エレメントに比較し
て、封止構造の取付け及び取外しのための取扱いの際
や、運転時に永久変形したり折損するなどして傷むおそ
れが格段に低く、より大きな圧力差にも耐え得るものと
することができる。
【図１】ロータとステータとの間に装備した封止構造
を、その軸心を含み径方向に延在する平面で切断した断
面図である。
を、その軸心を含み径方向に延在する平面で切断した断
面図である。
【図２】図１の切断面Ｉ−Ｉに沿って切断した部分断面
図である。
図である。
１ 封止構造 ２ ロータ ３ ステータ ４ 封止エレメント ５ 封止エレメント ６ 封止エレメントの先端部 ７ 封止エレメントの先端部 ８ 封止エレメント担持部材 ９ 封止エレメント担持部材 １０ 支持リップ部 １１ 支持リップ部
Claims (6)
- 【請求項１】 例えばターボ機械におけるロータとステ
ータとの間などのように、相対的な運動をする２つの部
材の間に装備する非密封形の封止構造であって、可撓性
を有する複数の封止エレメントを備え、それら複数の封
止エレメントの各々は、その一端が封止エレメント担持
部材に固定連結されており、その他端である自由端が折
曲げられてその自由端の先端部が前記２つの部材のうち
の一方の部材の表面へ向けられており、前記封止エレメ
ント担持部材は前記２つの部材のうちの他方の部材に固
定連結されており、前記封止エレメントの折曲げられた
先端部はその少なくとも片側が支持されている、封止構
造において、 前記封止エレメント（４、５）が、折曲部を有する薄肉
の板バネとして形成されており、 前記封止エレメント（４、５）が、互いに平行に延在し
て、少なくとも２箇所で交互に重なり合うように配設さ
れている、 ことを特徴とする封止構造。 - 【請求項２】 前記封止エレメント（４、５）が、金属
材料製であるか、または、例えば繊維強化樹脂材料など
の合成樹脂材料製であることを特徴とする請求項１記載
の封止構造。 - 【請求項３】 前記封止エレメント担持部材（８、９）
が、前記封止エレメント（４、５）の折曲げられた前記
先端部（６、７）の両側のうち、少なくとも、通常動作
時において加わる圧力がより低い方の側を支持するよう
にしてあることを特徴とする請求項１または２記載の封
止構造。 - 【請求項４】 前記封止エレメント（４、５）の各々を
個別の部材として形成したものを接合するか、または、
幾つかの前記封止エレメントを１個の部品から形成して
一体の櫛歯形状のセグメントを形成することを特徴とす
る請求項１乃至３の何れか１項記載の封止構造。 - 【請求項５】 前記封止エレメント（４、５）が、鋲止
め、植込み、溶接、ロウ付け、または接着によって、相
互に連結され、及び／または、前記封止エレメント担持
部材（８、９）に連結されていることを特徴とする請求
項１乃至４の何れか１項記載の封止構造。 - 【請求項６】 前記封止構造（１）が、例えばロータ
（２）などの回転対称形状の構造に適合するように構成
されているか、または、平面形状の構造に適合するよう
に構成されており、前者の場合には、前記封止エレメン
ト担持部材（８、９）がリング形に形成されており、後
者の場合には、前記封止エレメント担持部材が直線状に
形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れ
か１項記載の封止構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10017643A DE10017643B4 (de) | 2000-04-08 | 2000-04-08 | Dichtung in nicht-hermetischer Ausführung |
| DE10017643.7 | 2000-04-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001355743A true JP2001355743A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=7638136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001110181A Withdrawn JP2001355743A (ja) | 2000-04-08 | 2001-04-09 | 非密封形の封止構造 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6742782B2 (ja) |
| EP (1) | EP1143175B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001355743A (ja) |
| AT (1) | ATE340320T1 (ja) |
| DE (2) | DE10017643B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011226612A (ja) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | 軸シール装置 |
| JP2017078438A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | ニッタ株式会社 | 異物侵入防止壁 |
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| GB9930620D0 (en) * | 1999-12-24 | 2000-02-16 | Cross Mfg Co | Brush seals |
| US6644667B2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-11-11 | Cmg Tech, Llc | Seal assembly and rotary machine containing such seal |
| US7578509B2 (en) | 2001-02-23 | 2009-08-25 | Cmg Tech, Llc | Seal assembly and rotary machine containing such seal |
| US20100007093A1 (en) * | 2001-02-23 | 2010-01-14 | Grondahl Clayton M | Seal Assembly and Rotary Machine Containing Such Seal |
| GB0203492D0 (en) | 2002-02-14 | 2002-04-03 | Rolls Royce Plc | Brush seal |
| CN1324221C (zh) * | 2003-05-21 | 2007-07-04 | 三菱重工业株式会社 | 轴密封机构 |
| DE10337867B4 (de) * | 2003-08-18 | 2020-04-23 | MTU Aero Engines AG | Bürstendichtung |
| FR2865012B1 (fr) * | 2004-01-12 | 2006-03-17 | Snecma Moteurs | Dispositif d'etancheite pour turbine haute-pression de turbomachine |
| GB0417613D0 (en) * | 2004-08-07 | 2004-09-08 | Rolls Royce Plc | A leaf seal arrangement |
| DE502005006727D1 (de) * | 2005-09-06 | 2009-04-09 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh | Vorrichtung zur aufnahme von plattenförmigen materialien für zumindest einen trennvorgang |
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| US3741288A (en) * | 1971-06-25 | 1973-06-26 | Ford Motor Co | Preformed seal assembly for a gas turbine regenerator |
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-
2000
- 2000-04-08 DE DE10017643A patent/DE10017643B4/de not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-04-03 US US09/825,310 patent/US6742782B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-06 AT AT01108688T patent/ATE340320T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-04-06 EP EP01108688A patent/EP1143175B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-06 DE DE50111030T patent/DE50111030D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-09 JP JP2001110181A patent/JP2001355743A/ja not_active Withdrawn
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Also Published As
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| DE10017643A1 (de) | 2001-10-25 |
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