JP2003343730A - 板ブラシシール - Google Patents
板ブラシシールInfo
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Abstract
共に、可撓性を付与して摩擦による摩耗を防止すること
にある。 【解決手段】 背板部6又は/及び保持板10には第1
ブラシ部分4A1を第2スリット4A2に挿入させると
共に第2ブラシ部分4A1を第1スリット4A2に挿入
させて互いに第1板ブラシ部4Aと前記第2板ブラシ部
4Aとを噛み合わせている押圧部を有するものである。
Description
相対部品との間をシールする板ブラシシールに関する。
更に詳しくは、例えば、航空機、ガスタービン等の回転
軸と相対変位する相対部品との間をシールする板ブラシ
シールの改良技術に係わるものである。
ブラシシール装置100Aが存在する。図7は、回転軸
120が貫通するケーシング110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等の固定
側の部品となるものである。そして、ブラシシール装置
100Aはケーシング110に取り付けられて回転軸1
20との間を仕切って被密封流体をシールしている。
は、リング状に形成されて、ケーシング110の取付溝
部112に取り付けられる。このブラシシール装置10
0Aの主要な構成は、ブラシシール109と背板102
と支持板103である。このブラシシール109は、剛
毛101が円周に沿ってある厚さに束ねられて壁状に配
列され、一端部が結合されて取付部104を形成してい
る。又、ブラシシール109の自由端面105は回転軸
120に対向して配置される。この剛毛101の線径
は、一般に、0.02mmから0.5mmのものが用い
られている。そして、その本数は何万、何十万本とな
る。
に形成された背板102が側面108をブラシシール1
09と接触状態にして配置されおり、この背板102は
被密封流体の圧力を受けて剛毛101が変形しないよう
に支持している。又、ブラシシール109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104側を狭持して
いる。この保持板103は、ブラシシール109の自由
端側が弾性変形しやすいように径方向の幅が狭くされて
ブラシシール109を被密封流体側に露出させている。
そして、背板102とブラシシール109の取付部10
4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。
0の径方向に対して回転軸120の回転する方向へ傾斜
している。このブラシシール109の正常状態は、図7
の実線で示すように回転軸120が自由端面105に接
触又は近接している。
ある厚さの束にされて周方向に沿って配列されている。
そして、ブラシシール109の自由端面105は、回転
軸に嵌合するようにワイヤ放電加工機などにより精密仕
上げ加工されている。しかし、剛毛101は変形しやす
いので、この加工が極めて困難になっている。
100Aは、回転軸120が振動や揺動などにより、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回転方
向へ傾斜した傾斜角度も増加する。この状態で、被密封
流体の圧力が高圧P1の場合には、低圧P2との差圧
(P1−P2)が大きくなるから、ブラシシール109
の直線状の剛毛101は、弾性変形して曲がり、各剛毛
101間にランダムな間隙が生じることになる。
側自由端面105から見た正面図である。この図8に於
いて、直線状の剛毛101間に被密封流体が侵入すると
内周面側から見て束ねられた各剛毛101は、剛毛10
1間の間隙が図8に示すように被密封流体により押し分
けられて大きな間隙となるので、この分けられた間隙か
ら被密封流体が漏洩することになる。この作用は、更
に、傾斜した状態の剛毛101が圧力により分けられる
と、分けられた一方側が、設定された傾斜角度よりも小
さくするように変位しようとするので、剛毛101の先
端部は、回転軸120とますます接触状態を強めるから
圧接力を更に増加させて摩耗することになる。この剛毛
101の自由端面105が摩耗すると、この摩耗した自
由端面105と回転軸120との間から被密封流体が漏
洩することになる。
すると、ブラシシール101の回転軸120に圧接した
位置に対して軸心を通り径方向反対側は、剛毛101の
自由端面105と回転軸120との隙間Cが大きくなる
ので、この間隙Cから被密封流体の漏れが惹起する。こ
のように、剛毛101による被密封流体のシールには解
決しなければならない問題が存在する。
ラシシール装置100Bが存在する。この図9は、薄板
の板シール209を回転軸120の周方向に積層状態に
重ねて高圧側領域P1と低圧側領域P2をシールするも
のである。そして、板シール209の外周部はろう付け
されて取付部104に形成されていると共に、このろう
付けされた取付部104を介してケーシング110の溝
部に取り付けられる。又、板シール209の低圧側領域
P2の側面には背板102が配置されていると共に、高
圧領域側P1の側面には保持板103が配置されてお
り、この両板102,103により板シール209の両
側を支持している。
9に対し、回転軸120が偏心して圧接したときに、円
弧状を成すのみの板シール209は、弾性変形が容易で
ないから、弾性変形に対応するバネ常数が大きくなるの
で、回転軸60の偏心に対して追随することが困難にな
る問題を惹起している。このために板シール209の自
由端面とロータ120の外周面との間隔を大きくとって
いるので、被密封流体をシールする能力に問題が生じ
る。
接合して重ねられた板シール209は、単なる平板のみ
であるために、その平板の接合面間方向に作用する被密
封流体の圧力が容易に平板の接合隙間から流出し、被密
封流体の漏れを防止するシール能力に問題が生じてく
る。更に又、可撓性が阻害される構成の積層構造は、板
シール209の自由端面105を早期に摩耗させる結果
となっている。
な問題点に鑑み成されたものであって、その技術的課題
は、板ブラシシールに可撓性を付与すると共に、シール
能力を向上させることにある。更に、対向部品からの押
圧力に対する板ブラシシールの弾性変形能力を向上させ
ると共に、被密封流体に対するシール能力を向上させ、
且つ板ブラシシールが対向部品により摩耗させられるの
を低減することにある。又、板ブラシシールの対向部品
との接触力と変動に対応する追随性を良好にし動力のエ
ネルギーの低減を図ると共に、変動に対してもシール能
力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、その課題を
解決するための技術的手段は以下のように構成されてい
る。
は、間隙を有して相対移動する部品間の前記一方の部品
に取付けられて前記他方の部品との間をシールする板ブ
ラシシールであって、前記一方の部品に取り付けられる
積層基部を有すると共に前記他方の部品側に細梁の第1
ブラシ部分と第1スリットとが交互に配列された第1板
ブラシ部を有する第1ブラシシール単板と、前記第1ブ
ラシシール単板と同形状に形成されて前記第1ブラシ部
分に対して第2スリットを対向させると共に第1スリッ
トに対して第2ブラシ部分を対向させた第2板ブラシ部
を有する第2ブラシシール単板と、を備えて前記第1ブ
ラシシール単板と第2ブラシシール単板とを1対に積層
したブラシシール板と、前記ブラシシール板の1層又は
複数層の側面を支持する背板部と、前記背板部との間で
前記ブラシシール板を挟持する保持板とを具備し、前記
背板部又は/及び保持板には前記第1ブラシ部分を第2
スリットに挿入させると共に第2ブラシ部分を第1スリ
ットに挿入させて互いに前記第1板ブラシ部と前記第2
板ブラシ部とを噛み合わせている押圧部を有するもので
ある。
ールでは、ブラシシール板が一対の第1及び第2ブラシ
シール単板をブラシ部分とスリットとが背板部の押圧部
と保持板部の押圧部により押圧されて自由端部側に向か
って互いに噛み合う深さが深くなるので、各ブラシ部分
の側面の間隙が密接し、シール能力を飛躍的に向上させ
ることが可能になる。その上、板ブラシ部は積層基部側
がかみ合い深さが浅いから弾性変形力を有し、他方部品
の当接に対して摩擦を和らげて摩耗するのを効果的に防
止する。
より被密封流体が仕切られているから、背板部により被
密封流体はシールされる。このために、板ブラシ部の各
ブラシ部分の噛み合う互いの接触深さが浅い積層基部側
は、シール能力よりも弾性変形が付与されている。そし
て、板ブラシ部の自由端部側は各ブラシ部分の互いに噛
み合う深さが深くされてシール能力を向上させている。
その結果、板ブラシシールは、シール能力と共に可撓性
が発揮されて当接部品との接蝕による摩耗が効果的に防
止される。
は、前記複数に積層されたブラシシール板の前記第1板
ブラシ部と前記第2板ブラシ部とを互いに噛み合わせる
深さが自由端部に向かって徐々に深く成る寸法に挟持す
る前記押圧部を有するものである。
ールでは、第1板ブラシ部と第2板ブラシ部とを自由端
部に向かって徐々に噛み合い深さが互いに深くなるよう
に構成されているので、板ブラシシールの自由端部側が
隙間のないブラシ部に形成されてシール能力が向上して
いる。そして、ブラシ部の積層基部側は各ブラシ部分の
噛み合い深さが浅いから弾性変形力が付与されて対向部
品との当接に対して柔らかく接触し摩耗が効果的に防止
される。
は、前記各ブラシシール板が積層されて各ブラシ部分の
接合面間が積層方向へ千鳥形に配列されているものであ
る。
ールでは、各ブラシシール板を積層するときに隣接する
ブラシ部分とスリットとの接合面間を積層方向に連通し
ないようにずらして積層すると、更にシール能力を向上
させることが可能になる。
は、 前記背板部又は/及び前記保持板の前記ブラシシ
ール板と接合する面に固体潤滑材が塗布されているもの
である。
では、背板部又は/及び保持板のブラシシール板と接合
する面に個体潤滑材が塗布されているので、ブラシシー
ル板は背板部又は/及び保持板に圧接しているが、潤滑
材の効果によりブラシ部の対向部品との当接に対する弾
性変形が容易になる。このために、対向部品と摩擦して
も摩耗させられるのを効果的に防止できる。
についての板ブラシシールを図面に基づいて詳述する。
尚、以下の図面は特許図面としての概念図ではなく、設
計図である。
孔にロータ60が嵌通した両部品間の間隙を高圧P1側
と低圧P2側とに仕切る第1実施の形態の板ブラシシー
ル装置1の半断面図である。又、図2は、図1に示す板
ブラシシールの背板部と保持板とにより挟持される前の
組立状態の半断面図である。図3は、本発明に係わる第
1実施例を示す板ブラシシール2の半断面図である。更
に、図4は、本発明に係わる第2実施例を示す板ブラシ
シール2の半断面図である。図5は、本発明の第3実施
例の板ブラシシール2の平面図である。図6は、本発明
の第4実施例のブラシシール単板4の平面図である。
ある。この板ブラシシール装置1は、図1に示す取付全
体の構造を言う。板ブラシシール装置1の固定部20
は、構成部品の一方の部品であるケーシング50の内周
面に設けられた段部51にスナップリング12を介して
取り付けられている。尚、固定部20の取付は種々のも
のがあり、ケーシング50に於いて組み合わせた構造の
溝部51に取り付けることもできる。又、板ブラシシー
ル2の内周側の自由端部5は他方の部品であるロータ
(以下、回転軸とも言う)60の外周面と対向して接面
又は近接した状態に配置されている。そして、板ブラシ
シール2により高圧P1側の被密封流体をシールする。
シシール板3を積層した両側に背板部6と保持部10と
を取り付けた構成から成る。この背板部6及び保持部1
0は板ブラシシール2の補助部品である。この板ブラシ
シール2は、一般に、ブラシシール板3の複数枚の積層
構造であるが、シール構造に応じて被密封流体の圧力が
小さいときは、1枚構造でもシールが機能する。
ール板3の6枚を積層状態に配置し、ある厚さの環状体
に形成されている。そして、ブラシシール板3の環状を
成す内周側がロータ60の回転方向へ傾斜した列状の細
梁によりブラシ単部3Aを構成している。又、板ブラシ
シール2の内周側は、下記に説明するブラシ単部3Aの
積層構造である。又、ブラシシール板3の外周の積層基
部3Bを積層して板ブラシシール2の取付部2Aを構成
する。この取付部2Aの外周面は溶接等により一体化さ
れる。
1方の第1ブラシシール単板4は、第1板ブラシ部4A
と第1基部4Bとから構成されている。第1板ブラシ部
4Aは、環状の薄板の内周が並列に形成された第1スリ
ット4A2により第1スリット4A2間が各々細梁状の
第1ブラシ部分4A1に形成されたものである。この細
梁の第1ブラシ部分4A1は、断面が長方形状又は正方
形状に形成されている。この第1ブラシ部分4A1と第
1スリット4A2との全体形状は、板方向の自由端部5
へ1列の凹凸に形成されている。又、外周は板状の第1
基部4Bに形成されている。
シシール単板4と同様に形成されている。この第2ブラ
シシール単板4にも環状の薄板の内周側が第2ブラシ部
分4A1と第2スリット4A2とが板方向へ凹凸状に形
成されて第2板ブラシ部4Aを構成している。又、第2
板ブラシ部4Aと反対には第2基部4Bが板状に形成さ
れている。この第2ブラシ部分4A1の細梁は、断面が
長方形状又は正方形状に形成されている。しかし、この
形状は、図6に示すように、ブラシシール単板4のリン
グ状の大きさによっては、第1ブラシ部分4A1と第2
ブラシ部分4A1とが必ずしも平面から見て同一形状に
成らない場合がある。
ール単板4と第2ブラシシール単板4とを積層して形成
される。この第1ブラシシール単板4と第2ブラシシー
ル単板4との積層は、第1板ブラシ部4Aと第2板ブラ
シ部4Aとがそれぞれの第2スリット4A2と第1スリ
ット4A2を介して噛み合わされる。そして、板ブラシ
シール2は,このブラシシール板3の単数層又は複数層
により構成される。
程の組み付け状態である。この実施例では、前述のブラ
シシール板3を6層にして両側からリング状を成す背板
部6と保持板10により挟持し、図1の板ブラシシール
2を形成する。図2において、背板部6と保持板10に
は、リング状の内周側にそれぞれ押圧部6A、10Aが
形成されている。この背板部6と保持板10とをブラシ
シール板3の外周面を略同一にして両側から対向挟持す
ると、背板部6と保持板10のそれぞれの押圧部6A、
10Aは、第1板ブラシ部4Aと第2板ブラシ部4Aと
を第2及び第1スリット4A2、4A2を介して噛み合
わせることになる。この押圧部6A、10Aは、背板部
6と保持板10との内周側に形成されているから、背板
部6と保持板10によりブラシシール板3を挟持する
と、第1板ブラシ部4Aと第2板ブラシ部4Aとは、第
2スリット4A2と第1スリット4A2を介して内周側
ほど深く噛み合うことになる。
向の寸法は、板ブラシシール2の積層基部3Bの同方向
の長さの1/2に接合されている。この板ブラシシール
2の自由端部5側は、各ブラシ部分4A1、4A1の噛
み合う深さが1枚の板状になるまで完全に噛み合うの
で、各々のブラシ部分4A1、4A1の接合面間に隙間
が少なくなる。又、ブラシ部2Aの取付部2B側は、積
層基部3Bによりほとんど噛み合わない状態である。こ
のため、このブラシ部2Aの断面形状は台形状になる。
その結果、ブラシ部2Aは、自由端部5側がブラシ部分
4A1の接合状態が密になるから被密封流体を仕切るシ
ール能力が向上する。反対に、ブラシ部2Aの積層基部
2B側はブラシ部分4A1の接合状態が疎であるから、
弾性変形能力が付与される。このために、ブラシ部2A
のシールする部所のシール能力が向上すると共に、この
自由端部5側のシールする部所を保持する積層基部2B
側が弾性変形能力を付与されて可撓性が発揮される。
すブラシシール板3と同様に複数枚が積層されて環状体
を成している。このブラシシール板3は、図2に示すよ
うにして挟持される。この背板部6と保持板10とは、
図1のそれとは異なり、押圧部6A、10Aが背板部6
と保持板10の内周端に凸部状に形成されている。この
背板部6と保持板10によりブラシシール板3を挟持し
て組み合わせると、図1に示す板ブラシシール2と同様
に構成される。図3の板ブラシシール2のその他の構成
は、図1に説明した構成と同様である。
と保持板10との外径と内径が略同一に形成されたもの
である。そして、保持板10の側面の中程に押圧部10
Aが形成されている。その他の構成は、図3の板ブラシ
シール2と略同一である。
ル板3と接合する側面には、固体潤滑材がコーテングさ
れている。このために、図1に示す板ブラシシール2は
ブラシシール板3が背板部6と保持板10により挟持さ
れていても、ブラシシール板3の可撓性が発揮される。
又、図3及び図4に示す板ブラシシール2は、押圧部6
A、10Aが凸状に突出しているから、ブラシシール板
3との接触面積が少なくなり、ブラシ部2Aの弾性変形
能力が向上する。このために板ブラシシール2が他方の
部品と当接しても摩耗させられるのが減少する。
取り付けた平面図である。又、その断面図は、図1のよ
うになる。このブラシシール単板4は、板ブラシシール
分割片4Cに分割されたものを係合部12を介して結合
し、環状板に連結したものである。そして、このブラシ
シール単板4は軸方向へ積層されている。この積層状態
は、背板部6と保持板10の押圧部6A、10Aにより
1対の第1及び第2ブラシシール単板4の第1ブラシ部
分4A1と第2ブラシ部分4A1は、図1のブラシシー
ル板3と同様に、互いに自由端部5に向かって噛み合い
深さを深めながら1対に組み合っている。この板ブラシ
シール分割片4Cは、分割片であるために薄板から多数
製作することができる。このため、大径の板ブラシシー
ル2であっても歩留まりが向上するために、ブラシシー
ル単板4として採用される。この他の構成は図1と同様
に構成されている。そして、この板ブラシシール2は大
径として採用される。尚、板ブラシシール分割片4C
は、薄板からエッチング加工、ワイヤー放電加工、レー
ザ加工、電子ビーム加工等の微細加工により容易に製作
する。
ラシシール単板4の平面図である。この第1ブラシシー
ル単板4は薄板からエッチング加工、ワイヤー放電加
工、レーザ加工、電子ビーム加工等の微細加工によりリ
ング板に製作する。そして、第2ブラシシール単板4も
第1ブラシシール単板4と略同様に形成される。この第
1ブラシシール単板4と第2ブラシシール単板4とを1
対に組み合わせてブラシシール板3に構成する。更に、
このブラシシール板3を積層状態に組み合わせて図2に
示すように両側から背板部6と保持板10とにより挟持
すると第1及び第2ブラシ部分4A1、4A1は噛み合
わされて図1及び図5に示すような板ブラシシール2に
構成される。尚、第2ブラシ部分4A1は、図5及び図
6では、平面から見てブラシシール板3に積層したとき
に台形状の第1スリット4A2と嵌り合う平面形状に形
成される。
層厚さは0.5〜5mmの範囲にされているが、この積
層厚さは、被密封流体の圧力により決められるものであ
る。更に、板ブラシシール単板3の材質は、鋼、ステン
レス、ニッケル基の合金、セラミック材等が用いられ
る。
シシール板が1対の第1及び第2ブラシシール単板をブ
ラシ部分とスリットとが背板部の押圧部と保持板部の押
圧部により押圧されて互いに噛み合うので、ブラシ部分
とブラシ部分とが自由端部側に向かって互いに噛み合
う。このために各ブラシ部分の接合面の間隙が密接し、
シール能力を飛躍的に向上させることが可能になる。そ
の上、板ブラシ部は積層基部側がかみ合い深さが浅いか
ら弾性変形能力を発揮し、他方部品の当接に対して摩擦
を和らげて摩耗するのを効果的に防止する。
より被密封流体が仕切られているから、背板部により被
密封流体はシールされる。このために、板ブラシ部の各
ブラシ部分の噛み合う互いの接触深さが浅い積層基部側
は、シール能力よりも弾性変形が付与されている。そし
て、ブラシ部の自由端部側は各ブラシ部分の互いに噛み
合う深さを背板部と保持板の押圧部の突出する高さによ
り任意に設定でき、必要に応じたシール能力を向上させ
ることができる。特に、自由端部に向かってブラシ部分
の噛み合い深さを深くするとシール効果が更に向上す
る。その結果、板ブラシシールは、シール能力と共に可
撓性が発揮されて当接部品との接蝕による摩耗が効果的
に防止される。
シ部分の接合する面が被密封流体の作用方向へ千鳥形に
構成できるから、被密封流体のシール効果が向上する。
又、背板部又は/及び保持板のブラシシール板と接する
面に固体潤滑材をコーテングすることによりブラシシー
ル板が他方の部品に当接しても弾性変形し、更には、当
接に対する応答性を向上させることが可能になる。この
ために、ブラシ部の摩耗を効果的に防止できる。
シール装置の半断面図である。
立る状態の半断面図である。
ルの半断面図である。
ルの半断面図である。
ルの平面図である。
単板の平面図である。
用した状態の内周から見たブラシシールの平面図であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 間隙を有して相対移動する部品間の前記
一方の部品に取付けられて前記他方の部品との間をシー
ルする板ブラシシールであって、前記一方の部品に取り
付けられる積層基部を有すると共に前記他方の部品側に
細梁の第1ブラシ部分と第1スリットとが交互に配列さ
れた第1板ブラシ部を有する第1ブラシシール単板と、
前記第1ブラシシール単板と同形状に形成されて前記第
1ブラシ部分に対して第2スリットを対向させると共に
第1スリットに対して第2ブラシ部分を対向させた第2
板ブラシ部を有する第2ブラシシール単板と、を備えて
前記第1ブラシシール単板と第2ブラシシール単板とを
1対に積層したブラシシール板と、前記ブラシシール板
の1層又は複数層の側面を支持する背板部と、前記背板
部との間で前記ブラシシール板を挟持する保持板とを具
備し、前記背板部又は/及び保持板には前記第1ブラシ
部分を第2スリットに挿入させると共に第2ブラシ部分
を第1スリットに挿入させて互いに前記第1板ブラシ部
と前記第2板ブラシ部とを噛み合わせている押圧部を有
することを特徴とする板ブラシシール。 - 【請求項2】 前記複数に積層されたブラシシール板の
前記第1板ブラシ部と前記第2板ブラシ部とを互いに噛
み合わせて自由端部に向かって噛み合わせの深さが徐々
に深くなる寸法に挟持する前記押圧部を有することを特
徴とする請求項1に記載の板ブラシシール。 - 【請求項3】 前記ブラシシール板が積層されて各ブラ
シ部分の接合面間が積層方向へ千鳥形に配列されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の板ブラ
シシール。 - 【請求項4】 前記背板部又は/及び前記保持板の前記
ブラシシール板と接合する面に固体潤滑材が塗布されて
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に記載の板ブラシシール。
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Cited By (14)
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