JP2004028341A - ブラシシール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された交換用のブラシシール組立体およびブラシシールの補修方法を提供する。
【解決手段】工業用のガスタービンなどのタービンに使用される交換式ブラシシール組立体２０は、フランジ２２、フランジ２２に取り付けられたブラシシール２６、フランジ２２に対するブラシシール２６の回転を防止するための固定具を有してなる。また、背板、側板、ブリストルを有したブラシシールの補修方法は、側板とブリストルを背板から取り除くステップ、第２のブラシシールを背板へ固定するステップを有してなる。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン、より具体的には工業用ガスタービン用の、交換式のブラシシール部材（ブラシシールエレメント）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多種多様なブラシシールが従来技術において知られている。この種のブラシシールは、Ｒｅｉｓｉｎｇｅｒ等に付与された米国特許第５，０６６，０２４号、Ｒｅｌｕｚｃｏ等に付与された米国特許第６，１６８，１６２号、Ｂｏｕｃｈａｒｄ等に賦与された米国特許第５，７０４，７６０号、Ｂｏｕｃｈａｒｄ等に賦与された米国特許第５，６３０，５９０号、およびＡｄｄｉｓ等に賦与された米国特許第６，３１８，７２８号などに例示されている。
【０００３】
現在の工業用のガスタービンにおいては、大きな断面積を有するブラシシール構造が利用されている。そのようなブラシシール構造を図１および図２に示した。これらの構造は、背板とフランジとの一体型構造体１０、側板１２、および構造体１０と側板１２との間に位置決めされたブラシパック１４を含んでいる。ブラシパックは、通常は一連のブリストルを有し、また一般的には軸方向の幅つまり軸幅が０．０３５から０．１００インチ（０．０８８９から０．２５４ｃｍ）に及ぶものである。この種の構造を用いることは複雑さを増すと共に、これらタービンのオペレータのブラシシールの購入費用が増大する。ブラシシールの交換が必要な場合、部材全体を破棄して新たな部材に交換しなければならない。よって、オペレーターは現在のものよりも低価格で交換できるブラシシールのデザインないし構造を捜し求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、低価格であり、また既存のブラシシールを交換するための使用容易であるブラシシール組立体（ブラシシールアセンブリ）を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、ブラシシールを補修ないし修理する方法であって、簡単且つ低価格で実行できる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴によれば、ブラシシール組立体（ブラシシールアセンブリ）は、概略的には、フランジと、フランジに取付けられたブラシシールと、フランジに対するブラシシールの回転を防止するための手段（回転防止手段、反回転手段）とを有してなる。
【０００７】
本発明の第２の特徴によれば、背板と、側板と、ブリストルとを有する第１のブラシシールを補修ないし修理するための方法が提供される。この方法は、概略的には、背板から側板とブリストルを取り外す（取り除く）ステップと、背板の一部を取り外す（取り除く）ステップと、交換用のブラシシールを背板の残りの部分に固着ないし固定するステップとを有してなる。
【０００８】
また本発明によれば、ブラシシール組立体は、フランジ、フランジに取付けられたブラシシール、フランジに対するブラシシールの回転を防止するための固定具（リテーナ）を有してなる。さらに、本発明によれば、背板、側板、およびブリストルを有したブラシシールの補修方法は、側板およびブリストルを背板から取り外す（取り除く）ステップ、第２のブラシシールを背板に固定するステップを有してなる。
【０００９】
本発明の交換式ブラシシール部材の他の詳細、および他の目的および特長は、以下の詳細な説明および添付図面に説明されている。添付図面において同様な構成要素は同様な参照番号が付されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、図３には本発明に係わるブラシシール組立体２０の第１の実施形態が例示されている。この組立体では、内部に機械加工された環状溝２４を有する、Ｌ字型のフランジ２２が利用されている。フランジ２２は新しい部材（エレメント）であってもよいし、あるいは取り外されないし取り除かれた一体型の背板の一部を以前（交換前）に有していた、修理調整された（修復が終わった）フランジ部材であってもよい。この組立体は更に、フランジ２２に対するブラシシール部材２６の回転を防止するための手段を有する、交換式のブラシシール部材２６を有してなる。交換式のブラシシール部材２６は、一体型の背板２８、ブラシパック３０つまり多数のブラシワイヤを密集させたブラシ束３０、および側板３２を有してなる。背板２８、ブラシパック３０、および側板３２は、溶接あるいは他のいずれかの適切な技術によって接合される。回転防止手段は、背板２８と一体で形成される共に溝２４内に嵌合あるいは溝２４内でスライドする突出部（凸縁部）３４を有している。突出部３４は一連の開口部を備えており、これらの各開口部はフランジ部材２２に形成された各開口部３６と整列つまり位置合わせされている。回転防止手段は軸方向に方向付けられた複数のピン３８をさらに有しており、これらピンは開口部３６および突出部３４内の開口部を貫通する。従来公知のいずれかの適切なピン構造を使用できるが、好ましくは、ピン３８は、ばね止めピンで構成される。
【００１１】
フランジ２２、背板２８、および側板３２は、従来公知のいずれかの適切な材料で形成される。例えば、これら構成要素はそれぞれは、４００シリーズのステンレス鋼（４００　ｓｅｒｉｅｓ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ）で形成される。ブラシパック３０は、いずれかの適切な長さと面積（体積）を有する、いずれかの適切な複数のワイヤブリストルから構成される。
【００１２】
図３のブラシシール部材２６の利点は、交換が必要になった場合に、簡単に据付ないし取付けたり、および簡単に取り外しができることである。更に、ブラシシール部材２６は比較的に低価格ないし安価に製造できる。本発明のブラシシール組立体の回転防止機能（反回転機能）は、ブラシパックとこのブラシパックが接触する部品との間の優れたシール性を確保ないし保証する点から大いに望ましいものである。
【００１３】
図４を参照して、同図にはブラシシール部材２６の第２の実施形態が例示されている。この実施形態においては、軸方向に延在する溝２４がフランジ２２内に機械加工されている。更に、突出部３４が溝２４と整列されている。図から明らかなように、各ピン３８は今は放射方向に方向付けされている。
【００１４】
図５は本発明に係わるブラシシール部材２６のさらに別の実施形態を例示したものである。ブラシシール部材２６は、背板２８が図４の実施形態において使用された背板よりも小さい点を除いて、図４のブラシシール部材２６と同じである。この実施形態において、背板２８はフランジ２２の表面の下側には延在していない。
【００１５】
図６は本発明によるブラシシール部材の更に別の実施形態を例示したものである。この実施形態では、フランジ２２は軸方向に延在する溝２４を有しており、またブラシシール部材２６は背板２８、ブラシパック３０および側板３２を含んでいる。ブラシシール部材は更に、溶接などによってブラシシール部材２６の他の構成部材に接合された位置決めリング４２を含んでいる。位置決めリング４２は、溝２４内に嵌合または溝２４内でスライドする一体型の突出部３４を含んでいる。必要に応じて、上述のように、放射状に方向付けされた（径方向に向けられた）ピン（図示せず）を使用して突出部３４を溝２４内で所定位置に固着ないし固定してもよい。
【００１６】
図７から９を参照して、本発明に係わるブラシシール組立体２０の更に別の実施形態が例示されている。この実施形態では、ブラシシール部材２６は背板２８、ブラシパック３０、および一体型シール位置決め部（側板に一体的に設けられたシール位置決め部）４４を備えた側板３２を有している。シール位置決め部はタービンステータなどの支持部材４８の溝４６内に嵌合ないし適合する。この実施形態ではフランジ２２は複数の穴５０を有している。これらの穴５０を通って、ボルトなどの締結具（ファスナーないし固定具）５２が差し込まれ、フランジ２２が支持部材４８へ固着ないし固定される。図７から明らかなように、フランジ２２がブラシシール組立体２０を支持部材４８に留め付けて固定している。図８および図９には、この実施形態用の反回転手段が例示されている。図示されたように、フランジ２２は、機械加工された反回転（回転防止）用のタブ５４を内部に有している。背板２８はタブ５４を受容するための、機械加工されたスロット５６を内部に有している。
【００１７】
図１０を参照して、同図には、本発明に係わるブラシシール組立体２０の更に別の実施形態が例示されている。この実施形態では、フランジ２２は別のエアシールなどの周囲のハードウエアつまり機材に常置的に取付けられている。フランジ２２は、機械加工された上側位置決め縁部６０および下側位置決め縁部６２をその中に有している。交換式ブラシシール部材２６は背板２８を有している。背板２８は、シール部材２６を正確に位置決めするために、上側位置決め縁部６０と噛み合う上側肩部６４と、下側（位置決め）縁部６２と噛み合う下側肩部６６とを有している。背板２８はまた、複数の穴７０を備えた***部６８を有している。穴７０は、フランジ２２内に穴開け（穿孔）およびタッピング（ねじ立て）して形成されたレセプタクル（受容部：図示せず）と整列され、またねじ山付き締結具（留め具）のような締結具７２を受け入れる。締結具７２はレセプタクルと係合し、またこれにより、シールブラシ部材２６はフランジ２２に固着ないし固定される。
【００１８】
上述した種々のブラシシール部材２６は、必要に応じて、３６０度つまり全方位の部材で構成することができる。しかしながら、殆どの用途において、この部材２６は円形断面の一部のみしかカバーせず、３６０度をカバーするためには多数の部材２６を使うことになる。例えば、各部材２６が９０度の円弧ないし断片をカバーするようにしても良い。
【００１９】
以上の説明から明らかなように、低価格で使用が容易である交換式のブラシシール部材が提供される。一体型フランジおよび背板部材（フランジと背板との一体部材）１０、側板１２、およびブラシパック１４を有する第１のブラシシールを補修するための方法は、概略的には、一体型フランジおよび背板部材１０の背板部分の少なくとも一部、側板１２、およびブラシパック１４を取り外すこと、交換用ブラシシール組立体２０を修理調整済みのフランジ２２に固着ないし固定することを有してなる。本発明の補修方法の１つの実施形態においては、この方法はさらに、上記の修理調整済みのフランジ２２内に溝２４を形成すること、および交換用のブラシシール組立体２０の突出部３４を溝２４の中へ嵌め込むことを有してなる。突出部３４が溝内に嵌め込まれた後、ピン（止めピン）３８がフランジ２２および溝２４内の各開口部の中へ嵌め込まれる。
【００２０】
本発明の補修方法の第２の実施形態においては、一体型背板／フランジ部材１０は機械加工されて肩部５２を有するフランジ２２が装備され、ブラシシール組立体２０上の縁部５４が肩部上に置かれるように交換用ブラシシール組立体２０が位置決めされる。その後、フランジ２２の一部においてレセプタクル５８が穴開けおよびタッピングされ、またねじ山付き締結具７２がフランジ２２に交換用ブラシシール組立体２０を固定するために使用される。
【００２１】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、上述した各目的、手段および特長を満たす交換用ブラシシール部材が提供される。また、以上では本発明をその特定の実施形態に基づいて説明したが、上記内容に基づいて他の置き換え、変形、および変更を行うことは当業者には自明である。よって、本発明は特許請求の範囲内のこれら置き換え、変形、および変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】工業用ガスタービンにおいて使用される従来公知のブラシシール構造体の第１の例の斜視図である。
【図２】工業用ガスタービンにおいて使用される従来公知のブラシシール構造体の第２の例の斜視図である。
【図３】本発明のブラシシール組立体の第１の実施形態の斜視図である。
【図４】本発明のブラシシール組立体の第２の実施形態の斜視図である。
【図５】本発明のブラシシール組立体の第３の実施形態の斜視図である。
【図６】本発明のブラシシール組立体の第４の実施形態の斜視図である。
【図７】本発明のブラシシール組立体の第５の実施形態の側面図である。
【図８】図７のブラシシール組立体の分解図である。
【図９】図７のブラシシール組立体の斜視図である。
【図１０】本発明のブラシシール組立体の第６の実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
２０　ブラシシール組立体
２２　フランジ
２４　溝
２６　ブラシシール部材
２８　背板
３０　ブラシパック
３２　側板
３６　開口部

Claims (20)

1. フランジと、前記フランジに取付けられたブラシシールと、前記フランジに対する前記ブラシシールの回転を防止するための手段とを有してなる、ことを特徴とするブラシシール組立体。
2. 前記フランジが以前のブラシシールの背板を有してなり、前記フランジに対する前記ブラシシールの回転を防止するための前記手段が前記フランジ内の溝を有してなり、および前記ブラシシールが前記溝と係合する突出部を有する、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
3. 前記フランジに対する前記ブラシシールの回転を防止する前記手段が更に、前記フランジと前記突出部を貫通する少なくとも１つのピンを有してなる、ことを特徴とする請求項３記載のブラシシール組立体。
4. 前記ピンのそれぞれが軸方向に方向付けられている、ことを特徴とする請求項３記載のブラシシール組立体。
5. 前記ピンのそれぞれが放射状に方向付けられている、ことを特徴とする請求項３記載のブラシシール組立体。
6. 前記ブラシシールが背板、側板、および前記背板と前記側板の中間にある複数のワイヤを含む、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
7. 前記回転を防止するための手段が前記フランジ内の溝を有してなり、前記ブラシシールが背板に取付けられた複数のワイヤを有してなり、前記背板が前記溝と係合すると共にその中でスライド可能な突出部を有してなり、および、前記回転を防止するための手段が前記突出部と前記フランジを貫通する複数のピンをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
8. 前記突出部と溝が軸方向に方向付けされており、また前記ピンが放射状に方向付けされている、ことを特徴とする請求項７記載のブラシシール組立体。
9. 前記突出部と溝が放射状に方向付けされており、また前記各ピンが軸方向に方向付けされている、ことを特徴とする請求項７記載のブラシシール組立体。
10. 前記ブラシシールが、背板と、側板と、前記背板と前記側板とに取付けられた複数のワイヤとを有してなり、また、前記回転を防止するための手段が前記ブラシシールに取付けられた位置決めリングを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
11. 前記フランジが溝を有し、また前記位置決めリングが前記溝と係合する突出部を有し、さらに前記溝と前記突出部が軸方向に方向付けられている、ことを特徴とする請求項１０記載のブラシシール組立体。
12. 前記フランジが、前記フランジを支持部材へ前記フランジを固着するための少なくとも１つの締結具を受容するための少なくとも１つの穴を有しており、また、前記支持部材内の溝と噛み合う一体型シール位置決め部を有する側板を前記ブラシシールが含んでおり、これにより前記フランジが前記ブラシシールを所定位置に保持する、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
13. 前記ブラシシールが背板を含み、また前記回転防止手段が前記フランジ内に機械加工されたタブと前記背板内に機械加工されたスロットとを有してなる、ことを特徴とする請求項１２記載のブラシシール組立体。
14. 前記ブラシシールが、背板と、側板と、前記背板と前記側板の中間に位置決めされたブラシパックとを有してなり、
    前記フランジが、上側位置決め縁部と、下側位置決め縁部とを有し、および
    前記背板が、前記上側位置決め縁部と噛み合わせるための上側肩部と、前記下側位置決め縁部と噛み合わせるための下側肩部とを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のブラシシール組立体。
15. 前記背板が複数の穴を有する上側部を有すると共に、前記回転防止手段が前記穴を通って延在して前記フランジと接触する複数の締結具を有してなる、ことを特徴とする請求項１４記載のブラシシール組立体。
16. 背板と、側板と、ブリストルとを有する第１のブラシシールを補修するための方法であって、
    前記背板から前記側板と前記ブリストルを取り外すステップと、
    前記背板の一部を取り外すステップと、
    交換用のブラシシールを前記背板に固着するステップとを有してなる、ことを特徴とする方法。
17. 前記背板の残りの部分に溝を形成するステップをさらに有してなり、
    前記固着するステップが突出部を有する交換用のブラシシールを用意すると共に前記溝内に前記突出部を差し込むステップを有してなる、ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 前記突出部および前記背板の前記残りの部分の開口部内に止めピンを差し込むことで前記交換用のブラシシールを前記背板の前記残りの部分に固着するステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 前記背板の残りの部分内に複数のレセプタクルを穴開けおよびタッピングをするステップ、および
    前記レセプタクル内に嵌められた複数の締結具で前記ブラシシールを前記背板の前記残りの部分に固着するステップを更に有してなる、ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
20. 溝を有する構造部材とともに使用するための交換式ブラシシール組立体であって、
    板状部材と、前記板状部材に固着された複数のシール部材を有してなり、
    前記板状部材が、前記構造部材内の溝と係合するための突出部を有しており、
    前記突出部および前記構造部材を貫通し前記ブラシシール組立体を所定の位置に固着するための少なくとも１つの固定具を有してなり、
    これにより、稼働中において前記ブラシシール組立体が構造部材に対して放射方向に移動しない、ことを特徴とする交換式ブラシシール組立体。

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