JP2002364755A - ブラシシール装置 - Google Patents
ブラシシール装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
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- F16J15/3292—Lamellar structures
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
きに取付部を簡単に組み立てられるようにすることにあ
る。 【解決手段】 取付部4の各薄板7を重ねた側面に保持
部5を有するシール板3と、シール板3の内周側の側面
が接触又は近接に重ねられてシールするシール部6とを
有し、シール部6の各薄板7が重ねた間隔に対応する取
付部4の各薄板7の間隔が保持部5を介して保持されて
いるものである。
Description
ガスタービン等の回転軸の相対移動する二構成部品間を
シールする板状のブラシシール装置に関する。特に、二
構成部品の一方部品が微少な位置変動をしても板状のブ
ラシシールが一方部品の変動に対応して変形可能にする
と共に、シール部を隙間無く重ね合わせて両部品間をシ
ールするようにしたブラシシール装置の技術分野に係わ
るものである。
すブラシシール装置100が存在する。図14は、回転
軸120が貫通するケーシング110と、この回転軸1
20との間に取り付けられたブラシシール装置100の
断面図である。このケーシング110は、蒸気タービン
やガスタービンの部品であって、 ブラシシール装置1
00がケーシング110と回転軸120との間を仕切る
ようにして流体圧をシールしているものである。
は、全体がリング状に形成されて、ケーシング110の
溝部112に取り付けられている。このブラシシール装
置100の主要な構成は、ブラシシール109と背板1
02と支持板103である。この環状を成すブラシシー
ル109は、剛毛101が径方向に対して傾斜して取り
付けられており、この数万、数十万本の多数の剛毛10
1が、ある厚さの束に形成されながら円周に沿って環状
を成す壁状に配列されている。そして、結合された外周
の一端部が取付部104を形成すると共に、ブラシシー
ル109の内周の自由端面105が、回転軸120の周
面に対向するように周面に形成されている。
5mm前後の太さのものが用いられている。そして、こ
の剛毛101により回転軸との間をシールのためには、
シール方向へある厚さの壁に形成しなければならない。
このため、数万本以上の剛毛101を束状にして多数配
列しなければならないから、ブラシシール109の製作
に於いて、剛毛101を配列する困難な作業と、取付部
104の固着方法の困難さが問題となっている。
をした背板102が側面108をブラシシール109と
接触状態にして配置され、被密封流体の圧力の作用に対
して剛毛101を支持している。又、ブラシシール10
9の他方の面には、保持板103がリング板に形成され
て背板102との間でブラシシール109の取付部10
4側を狭持するごとくして一体に配置されている。この
保持板103は、被密封流体が作用した場合、又は回転
軸120が当接した場合でも、自由度を有するように径
方向の幅が狭く形成されてブラシシール109を露出し
ている。そして、背板102と、ブラシシール109の
取付部104と、保持板103とは、一端が溶接されて
結合部106を成している。しかし、ブラシシール10
9は多数の剛毛101で構成されているためにバラバラ
に成りやすく、又線径が細いために、溶接が困難になる
問題が存する。
示す状態は、軸120がブラシシール109に対し回転
中に揺動しない正常に嵌合した状態を示すものである。
この正常状態は、図14の仮想線で示す回転軸120が
ブラシシール109の自由端面に近接又は、軽く接触し
ているものである。そして、回転軸120が偏心してブ
ラシシール109を圧接すると、ブラシシール109
は、回転方向に曲げられたように考慮されている。この
ため、剛毛101は回転軸120が当接しても変形しや
すいように、回転軸120の径方向に対して傾斜させた
状態に配置される。このために、剛毛101を設定角度
に正確に傾斜させて取り付けることは、極めて困難な作
業を伴う。
120が振動や偏心などにより、ブラシシール109に
接触すると、ブラシシール109は、回転軸120と圧
接された状態になりながら傾斜角度も増加させる。一
方、反対周面は、ブラシシール109から回転軸120
が離れることになる。このとき、ブラシシール109の
内周の自由端面側は、回転軸120と間隙を大きくした
非接触状態になるから、この回転軸120との間隙を流
れる被密封流体の圧力により各剛毛101が押し分から
れて剛毛間に間隙が惹起することになるので、被密封流
体が漏洩することになる。
196801号公報が存在する。この公報に記載の軸シ
ールには、図14の剛毛101の代わりに、周方向に沿
って薄板を重ねたものが示されている。この薄板の正確
な重ね方の技術は不明であるが、この薄板は、回転軸1
20の軸方向へある幅に形成されているから、1枚づつ
重ね合わせれば、シールする方向(軸方向)にある厚さ
の壁が形成される。しかし、単に厚さ方向に重ね合わせ
たのみでは、図15に示すように、薄板115はどこま
でも直線方向に重ねられるだけで、環状に形成すること
は困難である。この薄板115を環状に重ね合わせるに
は、内径側が接触して環状になるようにしなければなら
ないから、外径の大きさに応じて外周取付部104側の
重ね面116に、側面から見て3角形状を成す隙間を、
次々に1枚ごとに、設けなければならない。
15の取付は、数万枚、数万十枚を重ねるようになる
と、その取付が極めて困難になる。又、薄板115を無
理に環状に重ねようとすると、環状に重ねた最後の継ぎ
合わせ面が最初の面と合わなくなり、環状に形成できな
いからブラシシールとしての機能を得ることができなく
なる。これが大きな問題となっている。更には、取付部
の端部の重ねた段部が大きな段になるので、ケーシング
に取付て保持することが困難になる。同様に、シール部
の自由端部側も段部117が形成されてシール能力が低
下する。
109を設けたブラシシール装置は、何十万個の剛毛1
01を束にしてブラシシール109を製作することが極
めて困難であると共に、シール能力を向上させることに
限界がある。すなわち、ブラシシール109を構成する
剛毛101の数があまりにも多いので、剛毛101を傾
斜させて取り付ける困難な問題及びその取付部104を
固着させる方法の困難な問題、更に、設定されたシール
能力に合わせてシールする方向へ剛毛101を配列する
幅の問題、更には、ブラシシール109が回転軸の偏心
により回転軸120から離間したときに、剛毛101の
自由端側が被密封流体の圧力によりシール方向へ変形す
るので、被密封流体の漏洩が増加する問題等が存する。
ブラシシール装置においても、その薄板116を環状に
形成するための取付部の上述した問題が解決できない状
況にある。更には、薄板のシール部側の重ねる面間を可
撓性を有するようなある間隙に形成する場合には更に困
難に成る。
れたものであって、その解決しようとする技術的課題
は、薄板を重ねて環状に形成するときに、内径側の間隔
を密に、外径側の間隔を疎に形成するブラシシールを容
易に製作できるようにすることにある。更に、ブラシシ
ールの取付部の固着を容易にすることにある。又、ブラ
シシールのシール部のシール能力を向上させるために、
薄板間の間隔を取付部の保持部により簡単に形成できる
ようにすることにある。更に又、薄板のシール部の重ね
た各間隔を容易に設定できるようにして重ねた周方向の
可撓性を向上させることにある。
題を解決するために成されたものであって、その技術的
手段は、以下のように構成されている。
置は、嵌合して相対移動する一方の部品に外周の固定部
が取付けられてブラシシールにより他方の軸との間をシ
ールするブラシシール装置であって、可撓性の薄板
(7)を前記軸の周方向へ重ねて環状に形成された外周
に取付部(4)を有するブラシシール(2)と、前記取
付部(4)の前記各薄板(7)を重ねた側面に突出した
保持部(5)を有するシール板(3)と、前記シール板
(3)の前記内周側の側面が接触又は近接に重ねられて
シールするシール部(6)とを有し、前記シール部
(6)の前記各薄板(7)が重ねた間隔に対応する前記
取付部(4)の各薄板(7)の間隔が前記保持部(5)
を介して保持されているものである。
置では、各薄板(7)の取付部(4)に於ける保持部
(5)を接合して重ねると、シール部(6)側の各薄板
(7)の側面を接触又は近接させて軸の周面に沿った環
状を成すシール部(6)に形成することが可能になる。
このため、例えば、ケーシングの孔に軸が嵌合した、そ
の間隙をシール部(6)によりシールすることができ
る。特に、薄板は矩形板のように形成されているから、
薄板(7)の両側面を背板と保持板で支持すると簡単に
ブラシシールを組み立てることが可能になる。
板(7)に次々と接合して行けば固定できるから、ケー
シングのブラシシール装置の装着部に対しても容易に取
り付けることができる。そして、シール部(6)は薄板
(7)を近接させて配置できると共に、円形状に形成す
ることが可能になる。このためにシール部(6)のシー
ル能力を向上させることが可能になる。
置は、前記薄板(7) が前記軸の径方向に対して傾斜
している構成のものである。
置では、薄板(7)を傾斜させながら保持部(5)を隣
の薄板(7)に接合すればよいから、簡単に傾斜させて
取り付けることが可能になる。このため、可撓性を有す
る薄板から構成されたブラシシール(2)は、軸が偏心
して当接してもしなやかに接合することが可能になる。
置は、前記薄板(7)は前記取付部(4)が前記軸の径
方向に形成されていると共に前記取付部(4)から折り
曲げられてシール部(6)側へは傾斜した形状に形成さ
れているものである。
置では、取付部(4)が軸芯を通る径方向に取り付けれ
ばよいから取付が簡単になる。しかも、シール部(6)
側は折り曲げ角度に応じて正確に配置されるから、傾斜
角度の設定が極めて容易である。
置は、前記保持部(5)が前記薄板を断面円弧状に絞り
加工された形状の凸部(5A)に形成されているもので
ある。
置では、保持部(5)がプレス加工により絞り加工され
て凸部(5A)に形成されているので、薄板を重ね合わ
せるときに、凸部(5A)を対向する凸部(5A)の背
面凹部に嵌入して係合すれば取付の位置決めが可能にな
り、容易に取り付けることができる。又、係合した保持
部(5)の背面の凹部と対向する凸部(5A)が係合し
ているから、各薄板(7)が組立後簡単にずれることが
防止できる。そして、シール部(6)の各薄板の間隔を
密に配置することが可能になる。
置は、前記保持部(5)が前記薄板を重ねる側面方向に
折り曲げられた分岐板(5B)に形成されているもので
ある。
置では、分岐板(5B)を接合すれば簡単に組立するこ
とができる。しかも、この接合面によりシール部(6)
の接合間隔を自由に設定することができる。そして、折
り曲げられた間隙に低融点の金属を流し込んで冷却すれ
ば取付部を固着することが可能になる。
置は、前記保持部(5)が前記薄板の外周側を折り返し
に曲げられてスペーサ部(5C)に形成されているもの
である。
置では、スペーサ部(5C)の折り返し部を次々に接合
すれば簡単に円環状に組み立てることが可能になる。
又、保持部(5)の厚さは折り曲げ間隔により設定され
るから、簡単に厚さを形成することができる。しかも、
スペーサ部(5C)を組立時に圧接すれば簡単にシール
部(6)各薄板(7)の間隔を調節することもできる。
についてのブラシシール装置を図面に基づいて詳述す
る。尚、以下の図面は概念図ではなく、設計図である。
施例として、次のように構成されたものがある。すなわ
ち、本発明は、ケーシング50の孔に軸60が嵌合して
相対移動するケーシング50に外周の固定部が取付けら
れてブラシシール2により軸60との間をシールするブ
ラシシール装置1である。そして、このブラシシール装
置は、可撓性の薄板7を軸の周面を囲む方向へ重ねて環
状に形成された外周に取付部4を有するブラシシール2
が設けられている。尚、以下のブラシシールとは、薄板
を取付部から自由端側へブラシ状に多数突出していると
言う意味である。
た各薄板7の側面に保持部5が設けられて間隔を保持す
るシール板3が形成されている。また、シール板3の内
周各薄板7の側面を接触又は近接に重ねて被密封流体を
シールするシール部6が設けている。更に、シール板3
のシール部6が重ねられて被密封流体をシールする接触
に近い間隔に形成されているが、この間隔に対応する取
付部4の各シール板3の間隔が変動しないようにスペー
サとなる保持部5を介して保持されているものである。
ロータ60との間隙を高圧P1側と低圧P2側とに仕切
るブラシシール装置1の断面図である。又、図2は、図
1のブラシシール装置の内径側から見た1部の平面図で
ある。
装置である。又、このブラシシール装置1の外周側の固
定部20は、一方の部品であるケーシング50の内周面
に設けられた溝部51に取り付けられている。又、ブラ
シシール装置1の内周側の自由端部面15は他方の部品
である軸60の外周面と対向して接触又は近接した状態
に配置されている。そして、高圧P1側の被密封流体を
ブラシシール2のシール部6によりシールする。
である。又、図4は、図3の1部分の拡大図である。更
に図5は、図3の取付部を拡大した側面図である。又、
図6は、図5の取付部の平面図である。ブラシシール装
置1は、ブラシシール2、背板部16及び保持板部10
が主要な構成となっている。このうちのブラシシール2
は、図3に示すように、矩形状を成す薄板7のシール板
3が軸60の回転方向に傾斜して取り付けられていると
共に、周方向に沿って積層状態に重ねられて全体が環状
に形成されている。そして、シール板3の外周側が図1
に示すように、溶接により一体化されて取付部4を形成
している。
及び図6に示すように、矩形状の薄板7の1方の側面に
突出する半球状に絞り加工された保持部5が凸部5Aに
形成されていると共に、3カ所に設けられている。この
凸部5Aの突出した高さは、取付部4に生じるシール板
3の間隙Hにより設定される。この間隙Hは、シール板
3の内径側であるシール部6を互いに接触又は近接させ
て軸60の円周面に沿って環状に重ねたときに、外径は
内径より大径であるから、その大径の分だけ各シール板
3の積層面間に3角形状の間隙が生じる最大間隔に近い
寸法である。この間隙Hの寸法に対応した高さに凸部5
Aの高さを形成する。
軸の偏心の大きさ、更には、軸の揺動態様により決めら
れる。図3に示すブラシシール2は、角度を設計して決
めた1例である。この例では、シール板3の角度が42
度から45度に設計されている。この薄板7自体は、矩
形状に形成されているものである。そして、1実施例と
して、この薄板7の矩形状の長さは5〜80mmの範囲
に形成され、幅が0.8〜9mmの範囲に形成したもの
である。又、薄板7の厚さは、0.05〜0.5mm、
好ましくは0.08〜0.3mmのものを使用した。こ
の寸法は、ブラシシール装置1の大きさにより設定され
るものであり、大径であればある程それに応じて薄板7
の大きさも大きく形成される。又、被密封流体の圧力が
高ければ高いほど幅寸法も大きく形成される。又、薄板
7は、鋼板、ステンレス板、ニッケル基の合金板、セラ
ミック板等の材質が用いられる。
封流体が作用する側にブラシシール2を支持するリング
状の背板部16が設けられている。この背板部16に
は、ブラシシール2の取付部4を保持する固着部16A
とブラシシール2に被密封流体の圧力が作用して極端に
曲げられないように支持する支持面16Bとが設けてい
る。そして、ブラシシール2が被密封流体の圧力を受け
ても変形しないように支持面16Bにより支持してい
る。この背板部16は、鋼板、ステンレス板、銅板、ア
ルミニウム板等が用いられる。
し、反対側には保持板部10が配置されている。保持板
部10は、背板部16の径方向の幅より小さい幅のリン
グ状に形成されている。この保持板部10は背板部16
と協働してブラシシール2の取付部4を保持するもので
ある。この保持板部10も、背板部16と同様な材質に
より製作されている。
10とにより取付部4を境にして電子ビーム等の溶接に
より一体に結合されている。この背板部16とブラシシ
ール2と保持板部10との結合は、固定部20を形成す
る。図1では、保持板部10が固定部20を形成する長
さであるが、背板部16に近い径方向の長さに形成する
ことも可能である。この図1より長くした保持板部10
の場合には、ブラシシール2と保持板部10との間に被
密封流体が流入できる空間部が形成される。
質が選定されるが、ケーシング50の線膨張係数に合わ
せて材質を選定することが好ましい。例えば、ニッケル
基の合金、その他非鉄金属で製作される場合もある。更
には、被密封流体の種類、温度、又は、その他の適用分
野の条件によって種々の材質が選定されている。
る。又、図8は、図7の正面図である。この図7は、上
述した第1の実施例とブラシシール2の構成を除いて
は、ほぼ同一である。この第2の実施例のブラシシール
2は、シール板3の取付部4に図5に示す保持部5より
大きく深絞りされた保持部5として半球状の凸部5Aが
図8に示すように3カ所に形成されている。そして、取
付部4が軸60の径方向面と同一に形成されていると共
に、取付部4からシール部6に向って傾斜した形状に形
成されている。
先端を隣接する凸部5Aの背面凹部に係合させて重ねて
いくものである。同時に、取付部4は軸に対して径方向
に形成されているから、背板部16の外周面に沿って配
列すれば、簡単に組立が完了する。しかも、保持部5の
結合は、凸部5Aの先端を対向するシール板3の凸部5
Aに於ける背面の凹部に係合させると、各シール板3は
簡単に位置決めされると共に、シール板3が互いに滑る
こともないから、簡単に組み立てることが可能になる。
ブラシシール装置1を示すものである。又、図10は図
9の斜視図である。このブラシシール装置1も第1の実
施例のブラシシール装置1とシール板3を除いては、ほ
ぼ同一である。
様に取付部4が径方向に形成されていると共に、取付部
4からシール部6に向って傾斜している点は同一であ
る。この第3の実施例の保持部5は、シール板3の重ね
る方向へ3カ所の分岐板5Bが折り曲げられて保持部5
を形成している。この分岐板5Bは、2個が同一方向に
曲げられていると共に、1個は反対側に曲げられてい
る。そして、この折り曲げ寸法の2倍が間隙Hの寸法に
設定されている。この折り曲げられた分岐板5Bの1個
同士が互いに接合されると共に、他の分岐板5Bの2個
同士が互いに接合されると言った具合に組み立てられ
る。この取付部4の固着は溶接により結合することもで
きるが、融点の低い金属を流し込んで1体に結合するこ
ともできる。
ブラシシール装置1である。この第4の実施例のブラシ
シール装置1の構成は、ブラシシール2を除いて第1の
実施例のブラシシール装置1とほぼ同一である。
である。このブラシシール2は取付部4の外周端からU
字形状に折り曲げてスペーサ部5Cに形成した部分が保
持部5である。シール板3の互いに重ねる間隔Hは、取
付部4から折り返しに曲げる曲げ半径の大きさにより設
定することができる。そして、スペーサ部5を接合すれ
ば、環状のブラシシール2を簡単に形成することが可能
になる。
り付けられた状態を示す正面図である。この図12のブ
ラシシール装置1の取付状態は、図1では、軸60を示
す点線の位置で自由端面15が全周に渡り0.02mm
位の間隔で嵌合しているものである。そして、被密封流
体をブラシシール2で効果的にシールするものである。
このブラシシール装置1は薄板から成るシール板3をブ
ラシ状として用いているために。被密封流体の圧力が作
用する方向に強力であると共に、軸60の偏心に対して
は可撓性を有する方向に配列されているので、シール能
力と共に、軸60の偏心に対しては、しなやかに対応し
て摺動による摩耗を効果的に防止することが期待でき
る。
シール2の自由端面15側を湾曲するように押圧した状
態の正面図である。この状態は、軸60の回転方向正面
から見ると図1に実線で示す軸60の状態である。
に圧接するとシール板3は、圧力を受ける方向へ可撓性
を有するように構成されているので、しなやかに対応し
て摺動抵抗を低減することが可能になる。その結果、軸
60の大きな偏心に対しても摩耗することなくシールす
ることができる。更に、シール板3は、被密封流体の圧
力を受ける方向には幅が広く形成されているので、変形
に対して抵抗力がある。このために取付部4が傾くこと
もなく強固に保持することができる。そして、被密封流
体を確実にシールすることが可能になる。
ば、薄板を加工して保持部をシール板に1体に形成でき
るから、背板部や保持板部に特別な手段を講じなくと
も、シール板を簡単に組み立てることが可能になる。そ
して、シール板の保持部を順々に接合して行けば、ブラ
シシールのシール部は、接合又は近接状態の円環状に形
成されるので、シール能力を発揮することが期待でき
る。又、シール板の幅方向で被密封流体をシールするか
ら、被密封流体の圧力に対して強度を有し、自由端面が
傾斜して軸に圧接することもなく、シール効果を発揮す
る。
成すると共に、シール部側を傾斜するように構成されて
いるから、取付部を径方向に配置すればよいので、組立
が極めて容易になる。且つ、取付部を径方向に取り付け
ればシール部側の傾斜角度が必然に決定されるから傾斜
角度が正確に配列することができる効果を奏する。
成すると、保持部の凸部と対向するシール板に於ける凸
部の背面の凹部とを係合させれば簡単に位置決めしてシ
ール板を積層組立が容易になる。しかも、この凹凸の係
合により滑ることもないから取付が強固になると共に、
シール部を保持する効果を奏する。
る。
1部側面図である。
1部側面図である。
1部側面図である。
の1部側面図である。
関係の正面図である。
て圧接した状態の正面図である。
た参考例の側面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 嵌合して相対移動する一方の部品に外周
の固定部が取付けられて内周のシール部が他方の軸との
間をシールするブラシシール装置であって、可撓性の薄
板を前記軸の周方向へ重ねて環状に形成された外周に取
付部を有するブラシシールと、前記取付部の前記各薄板
を重ねた側面に突出した保持部を有するシール板と、前
記シール板の前記内周側の側面が接触又は近接に重ねら
れてシールするシール部とを有し、前記シール部の前記
各薄板が重ねた間隔に対応する前記取付部の各薄板の間
隔が前記保持部を介して保持されていることを特徴とす
るブラシシール装置。 - 【請求項2】 前記薄板が前記軸の径方向に対して傾斜
していることを特徴とする請求項1に記載のブラシシー
ル装置。 - 【請求項3】 前記薄板は前記取付部が前記軸の径方向
に形成されていると共に前記取付部から折り曲げられて
シール部側へは傾斜した形状に形成されていることを特
徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。 - 【請求項4】 前記保持部が前記薄板を断面円弧状に絞
り加工された形状の凸部に形成されていることを特徴と
する請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のブラシ
シール装置。 - 【請求項5】 前記保持部が前記薄板を重ねる側面方向
へ折曲げられた分岐板に形成されていることを特徴とす
る請求項1又は請求項3に記載のブラシシール装置。 - 【請求項6】 前記保持部が前記薄板の外周側を折り返
しに曲げられたスペーサ部に形成されていることを特徴
とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のブラ
シシール装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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