JP4157288B2

JP4157288B2 - Plate brush seal

Info

Publication number: JP4157288B2
Application number: JP2001301662A
Authority: JP
Inventors: 徹河野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003106458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機、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シール板を重ねた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変動をしても板ブラシシール単板が一方部品の変動に対応して変形可能にすると共に、板ブラシシール単板を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。
【０００２】
【従来技術】
本発明に関する先行技術として、特開平１０−１９６８０１号公報が存在する。この公報には、図１３に示すブラシシール装置１００が開示されている。
図１３は、回転軸１２０が貫通するケーシング１１０と、この回転軸１２０との間に取り付けられたブラシシール装置１００の斜視図である。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１００の重ねられた薄板がケーシング１１０と回転軸１２０との間を仕切るようにして圧力流体をシールしているものである。
【０００３】
この図１３には、薄板のシール板１０９を回転軸１２０の周方向に積層状に重ねて高圧側領域Ｐ１と低圧側領域Ｐ２とをシール板１０９の積層幅方向でシールするものである。
そして、シール板１０９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、シール板１０９における低圧側領域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が配置されている。そして、この背板１０２と保持板１０３によりシール板１０９の両側を支持している。
【０００４】
しかし、この様に形成されたシール板１０９に対し、回転軸１２０が偏心して圧接したときに、重ねられて環状体を成すシール板１０９は、１体の金属体のようになり弾性変形する逃げ場を失って、弾性変形に対応するバネ定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。このためにシール板１０９とロータ１２０の外周面との間隔を大きくとらなければならず、この間隔が被密封流体のシール能力に問題を惹起している。
【０００５】
更に、被密封流体の圧力が作用する方向に接合して重ねられたシール板１０９は、その接合面間方向に作用する被密封流体の圧力により隙間が生じるから、被密封流体の漏れに対してシール能力に問題が生じてくる。
更に、環状方向に薄板を積層したシール板１０９は環状全体では数十万枚にも成る場合があるから、その製作が極めて困難であると共に、材料の歩留まりが極めて悪い。
更に又、シール板１０９の環状体の内周長さに対して外周長さは長くなるから、その外周が長くなる分、シール板１０９は側面から見て外周側を厚くした３角形状の厚さに形成しなければならない。このためシール板１０９としてロータ１２０の当接に対する弾性変形に問題が生じてくる。そして、シール板１０９がロータ１２０と接触したとき相対面が急速に摩耗することになる。これが原因となってシール能力に問題が生じてくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく構成されたブラシシール装置１００は、回転軸１２０が振動や揺動などにより、シール板１０９に接触すると、シール板１０９は、回転軸１２０と圧接された状態になりながら摩耗と共に、傾斜角度も増加させる。
更に、シール板１０９が回転軸１２０に圧接した位置に対し、軸心の径方向反対側におけるシール板１０９の自由端面１０５と回転軸１２０との隙間は、揺動に対して大きく開くことになる。そして、この間隙から被密封流体の漏れが惹起する。
これらを防止するために、シール板１０９は回転軸の回転方向に傾斜されているが、シール板１０９は何十万枚も重ねてシール間に壁を成すように配置するので、その傾斜させた効果を発揮させることが困難である。
【０００７】
そして、シール板１０９は回転軸１２０の周面に沿って１枚ずつ層状に配置するので、シール板１０９の枚数は膨大になり、材料の歩留まりが悪化する。又、この材料の増加は可撓性を悪化させるから、シール板１０９の先端の摩擦により摩耗を早めることになる。
【０００８】
本発明は、上述のよう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、板ブラシシール単板を積層するとき、位置決めしながら簡単に積層できるようにすることにある。そして、組立コストを低減することにある。
更に、板ブラシシール単板を環状に積層するとき、積層した内周径と外周径との寸法差に対し、スペ−サを設けることなく、取り付けられるようにすることにある。そして、板ブラシシール単板に対し、ロータが当接しても弾性変形して摩擦を低減できるようにすることにある。
【０００６】
又、板ブラシシールの製作する材料の歩留まりを向上させることにある。
更に、板ブラシシールの取付部の結合を容易にすると共に、取り付け部を溶接するときでも熱変形の影響を低減できることにある。
又、板ブラシシール単板の肉厚を薄肉にしてシール能力を向上させると共に、板ブラシシールとロータとの間隙のシール効果を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のような課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。
【００１０】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシールは、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内周のシール部が他方の軸との間の被密封流体をシールする板ブラシシールであって、前記軸の周方向へ積層に配列されて外周に前記固定部を形成する板状基部を有するとともに内周に前記シール部を形成する板ブラシ部とを有する板ブラシシール単板を具備し、前記板状基部には幅方向両側に突出した側板部を有するとともに、前記側板部を互いに対向する側へ折り曲げて前記両側板部の間に形成される重ね溝部を有し、前記板状基部の前記重ね溝部を同一方向に向けて配列して隣接する前記側板部が接合されるとともに前記重ね溝部の底面と対向する背面との間に設計間隔を形成し、前記設計間隔は前記重ね溝部を形成する側板部の折曲角度により形成されているものである。
【００１１】
この請求項１に係わる本発明の板ブラシシールでは、板ブラシシール単板の板状基部の両側板部が折り曲げられて重ね溝部に形成されており、この重ね溝部を同一方向に順々に重ねて環状になるように形成されている。このために、板状基部は互いに重ねられた重ね溝部によりずれないように保持されているから、互いの板ブラシシール単板の積層組立が容易であると共に、環状に組み立てるとき、板ブラシシール単板の積層された内径と外形との寸法差を設計間隔により調整することが可能になる。
【００１２】
更に、板状基部は重ね溝部が積層されて横ずれしないように保持していると共に、重ね溝部の両側の弾性的な側板部により自由端部側の板ブラシ部を保持しているから、板ブラシ部を弾性変形可能に支持することができる。そして、軸が板ブラシ部に当接しても板ブラシ部は弾性変形が容易になるので、当接に対して弾性変形して摩耗を防止することが可能になる。
【００１５】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールは、前記重ね溝部は前記側版部を折り曲げて台形状に形成されているものである。
【００１６】
この請求項２に係わる本発明の板ブラシシールでは、板状基部の重ね溝部を台形状に折り曲げ形成されているので、板状基部を積層に重ねたときに結合力が安定して保持される。
【００１７】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールは、前記板ブラシ部は前記板状基部から折り曲げられて前記板状基部に対して傾斜しているものである。
【００１８】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールでは、板ブラシ部を軸の径方向に対して傾斜させることにより、軸の揺動に対して弾性変形して対応することが可能になる。このため、軸との接触に対する摩耗を防止することが可能になる。特に、板ブラシシール単板を周方向に積層する構成は、板ブラシ部の弾性変形が低下するので、傾斜させることにより更なる弾性変形を付与することが可能になる。
【００１９】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシールは、前記固定部の板状基部は前記側板部が溶着されて一体に結合されているものである。
【００２０】
この請求項４に係わる本発明の板ブラシシールでは、従来技術では、薄板状の板状基部を溶接すると板状基部が熱変形を惹起して板ブラシ部までも不具合にしてきたが、重ね溝部の折り曲げられた側板部の溶接は、互いに重ね溝部が接合してずれないように保持されている上に、折り曲げられた側板部を溶接するので、簡単な溶接でも強固に固着することが可能になる。このために、小さな溶接の影響は、折り曲げ部を介して板ブラシ部にまで変形を与えないから、板ブラシ部のシール能力を発揮させることが可能になる。
【００２１】
又、板状基部の側板部を溶接して固着する方法は、各重ね溝部の接合により一体に位置決めされて結合しているので、溶接を微少にすることが可能になる。しかも、重ね溝部の結合と溶接の固着により板状基部は強固に保持されている上に、被密封流体の作用方向に板状を成しているから、被密封流体の作用方向に強度を有して対抗力を発揮するから、背板、保持部等の取り付け板を不要にする効果が期待できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる板ブラシシールの好ましい実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１は本発明の板ブラシシール２が取り付けられた状態の半断面図である。又、図２は図１の内径側から見た１部の平面図である。尚、以下の図面は、所謂、特許図面ではなく、実験に基づく設計図である。
【００２３】
図１及び図２において、板ブラシシール２は、第１実施の形態を示すものである。この板ブラシシール２は、次のように構成されている。ガスタービン等の装置のケーシング１２の孔には、軸６０が嵌合している。この相対移動するケーシング１２と軸６０との間には、板ブラシシール２が取り付けられており、この板ブラシシール２によりその間をシールしている。
板ブラシシール２は板ブラシシール単板３が軸の周面に沿って積層状にされて環状体に形成されている。この板ブラシシール単板３の外周の板状基部３Ｂが重ねられて環状に形成されるとともに、環状における板状基部３Ｂを溶接して固定部４に形成する。この固定部４は、ケーシング１２に取付けられている。また、内周の板ブラシ部３Ａが重ねられてシール部を形成するとともに、自由端部１１が軸６０に遊嵌合して軸６０との間をシールしている（図 1 及び図２参照）。
【００２４】
この板ブラシシール２には、板状基部３Ｂが重ねられた側面に背板部６が設けられており、この背板部６は板ブラシシール２の各板状基部３Ｂを保持すると共に、被密封流体に対する板状基部３Ｂ側をシールする。また、背板部６の反対側には板ブラシシール２を介して保持部１０が設けられており、この保持部１０は背板部６との間で板ブラシシール２を挟持している。そして、板ブラシ部３Ａは、被密封流体の作用する高圧側Ｐ１から低圧側Ｐ２方向へ設定された幅に形成されており、この板ブラシ部３Ａを幅広く形成することにより被密封流体の圧力に対抗するように構成される。この板ブラシシール２と背板部６と保持部１０からなる取付部は、ケーシング１２の段部にケーシング１２の一部である板状の取付部品を介して取り付けられる。
【００２５】
図４は、図１に示す板ブラシシール単板３の１実施例である板ブラシシール単板３の平面図である。又、図５は他の実施例を示す板ブラシシール単板３の平面図である。更に、図３は、この板ブラシシール単板３を２枚に積層した板状基部３Ｂの積層方向を示す外周側から見た側板部１３の片側の正面部である（図６を参照）。
【００２６】
図４に於いて、板ブラシシール単板３の板状基部３Ｂには、両側に側板部１３が形成されている。この側板部１３は、図３に示すように、設定された折曲角度に折り曲げられている。
板ブラシシール単板３の厚さｔは、ほぼ一定である。そして、側板部１３を折曲角度θに折り曲げると、側板部１３、１３の間に重ね溝部１４が形成される。重ね溝部１４の底面１４Ａは、板ブラシ部３Ａの幅とほぼ同一幅に形成されている。
又、底面１４Ａの反対面は背面１４Ｂに形成されており、この背面１４Ｂの幅は、雌金型内で雄金型との折り曲げ加工による結果として底面１４Ａの幅より広く形成される。
【００２７】
そして、各板ブラシシール単板３の板状基部３Ｂの重ね溝部１４を同方向に積層すると、側板部１３の支持面１３Ａは隣接する板ブラシシール単板３の側板部１３に於ける接合面１３Ｂと重ね溝部１４内で接合する。同時に、底面１４Ａと背面１４Ｂとの間には設計間隔Ｈが形成される。
この設計間隔Ｈは、折曲角度θにより、その設計間隔Ｈの寸法が大小になるように構成される。折曲角度θを大きくすれば、設計間隔Ｈは大きくなるし、折曲角度θを小さくすれば設計間隔Ｈが小さくなるように形成される。
【００２８】
図４の板ブラシシール単板３は、側板部１３が小さく形成されたものである。この板ブラシシール単板３は図１０に示す板ブラシシール２に用いるものである。又、図５に示す板ブラシシール単板３は、側板部１３が大きく形成したものである。この板ブラシシール単板３は図８に示す板ブラシシール２に用いられるものである。
【００２９】
図６は、板ブラシシール単板３を６枚積層したものであって、図３の２枚の板ブラシシール単板３の積層枚数を増加させた全体の正面図である。図６に示すＯで囲んだ内部が図３に示すように拡大した図面である。
【００３０】
図７は、本発明の第２実施の形態を示すもので、図５に示す板ブラシシール単板３を２０枚積層した板状基部３Ｂの積層外周側から見た状態図である。更に、図８は、図７の斜視図である。この図８の板ブラシシール２は直線状又は大径に形成する場合の積層配列を示すものである。そして、板ブラシシール２の側板部１３を溶接した溶着部１６により固着して固定部４を形成する。
【００３１】
図９は、軸６０の周りに板ブラシシール単板３を積層して円環状に形成した１部の斜視図である。この板ブラシシール単板３は図５に示す板ブラシシール単板３であるために側板部１３が大きく形成された実施例のものである。この板ブラシシール２では、各板状基部３Ｂの結合力が強力であるために、溶接しなくとも背板部６と保持部１０とに設けられた図示省略の溝部で板状基部３Ｂを保持する固着方法にすれば、強固に固定することが可能になる。
【００３２】
図１０は、図４に示す板ブラシシール単板３を２０枚積層した斜視図である。この板ブラシシール単板３は直線状態に示してあるが、板ブラシシール単板３を環状に積層することもできる。
この板ブラシシール単板３の側板部１３が小さく形成しているので、側板部１３の側面を２列に溶接して結合した溶着部１６に形成し、溶接した全体を固定部４にした実施例である。しかも、側板部１３の側面を溶接するので溶接に伴う熱により板ブラシ部３Ａの各配列板における配列の変形が防止できる。
【００３３】
図１１は、本発明の第３実施の形態を示すものであって、図８とほぼ同一構成である。相違する点は、板ブラシ部３Ａを板状基部３Ｂの境界部から折り曲げて傾斜させたものである。そして、側板部１３の側面の両側を２カ所に溶接して溶着部１６に形成し、溶接した全体を固定部４に形成したものである。この板ブラシ部３Ａの自由端部１１の配列は、直線状に形成されているが、図９に示すように軸の周りに環状にも形成できる。
【００３４】
図１２は、図１１の板ブラシシール単板３を積層する状態を示す斜視図である。この図１２から明らかなように側板部１３を溶接しても側板部１３は板ブラシシール単板３の側方に突出しているので、板ブラシ部３Ａに熱的変形が作用するのを防止できる。
又、各板ブラシシール単板３の板状基部３Ｂの重ね溝部１４は、互いに同方向に積層されてはめ込まれているから、板状基部３Ｂを積層した状態でも結合力は強固になる。しかも、この結合した状態で溶接できるから、溶接が簡単になると共に微少な溶接でも結合力を強固にできる効果が期待できる。
【００３５】
更に、板ブラシ部３Ａを板状基部３Ｂから傾斜するように折り曲げたものは、更に結合力が強固になると共に、板ブラシシール単板３の肉厚を薄肉に構成することが可能になる。このために、板ブラシ部３Ａの傾斜と共に、板ブラシシール単板３を薄肉にできるから、軸６０の当接に対してもその作用力に対応して弾性変形し、摩擦力を低減することが可能になる。その結果、当接する両者の摩耗を防止できる効果が期待できる。
【００３６】
又、以上に記載した板ブラシシール単板３の材質は、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。そして、板ブラシシール単板３の製作は、薄板からエッチング処理加工、ワイヤ放電加工、電子ビーム加工、レーザ加工などの微細加工技術により簡単に形成すると共に、その切断部品をプレス加工をして重ね溝部１４を形成する。
【００３７】
【発明の効果】
各本発明に係わるブラシシール装置によれば、以下に記載するような優れた効果を奏する。
【００３８】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシールによれば、板ブラシシール単板の板状基部の両側板部が折り曲げられて形成する重ね溝部により、板状基部は互いにずれないように保持されているから、互いの板ブラシシール単板の積層組立が容易であると共に、環状の板ブラシシールに組み立てるとき、各板ブラシシール単板の積層された内径と外径との円周における間隙の寸法差を各環状基部の設計間隔により保持して環状に形成することが可能になる効果を奏する。
【００３９】
更に、板状基部は重ね溝部が積層されて横ずれしないように保持されていると共に、重ね溝部の両側の弾性的な側板部により自由端部側の板ブラシ部を保持しているから、板ブラシ部を弾性変形可能に支持する効果を奏する。そして、軸が板ブラシ部に当接しても板ブラシ部は弾性変形が容易になるので、当接に対しても弾性変形して摩耗を防止する効果が期待できる。
【００４０】
板ブラシ部の自由端部の積層間隔をシール能力に応じて設定すれば、この積層間隔をもとにして各板状基部側の設計間隔を設定できるから、板状基部を環状に積層するときに積層間隔が最適に積層できる構造に構成できる効果を奏する。
そして、板ブラシシール単板の枚数を最小にして軽量化を図ることが可能になると共に、板ブラシシール単板の構造が簡素化されているから、弾性変形に対する対応が可能で摩擦に伴う摩耗を防止できる効果を奏する。
又、シール能力に応じて板ブラシ部の自由端部の間隔を設定すれば、板ブラシシール単板を最小の組み合わせに構成することが可能になるので、小型に構成できる効果を奏する。
【００４１】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールによれば、板状基部の重ね溝部を台形状に折り曲げ形成されているので、板状基部を積層に重ねたときに積層した結合力が強力に保持される。同時に、板状基部は重ね溝部に構成されてはめ込まれるように結合されているから、側板部を溶接するのに簡単に溶接することが可能になる効果を奏する。しかも、簡単に溶接するのみで固着できるから、溶接による熱的悪影響を防止でき、溶接による板ブラシ部の配列の変形を防止し、板ブラシ部のシール能力を向上することが可能になる効果を奏する。
【００４２】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールによれば、板ブラシ部を軸の径方向に対して傾斜させることにより、軸の揺動に対して弾性変形して対応することが可能になる。このため、軸との接触に対する摩耗を防止する効果を奏する。特に、板ブラシシール単板を周方向に積層する構成は、板ブラシ部の弾性変形が低下するので、傾斜させることにより更なる弾性変形を付与して、板ブラシ部の摩擦や摩耗を防止する効果を奏する。
【００４３】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシールによれば、板状基部に有する重ね溝部の折り曲げられた側板部の溶接は、互いに重ね溝部が接合してずれないように保持されている上に、折り曲げられた側板部を溶接するので、簡単な溶接でも強固に固着することが可能になる効果を奏する。このために、小さな溶接の影響は、折り曲げ部を介して板ブラシ部にまで熱変形を与えないから、板ブラシ部のシール能力を発揮させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板ブラシシールの軸方向の半断面図である。
【図２】図１の内径側から見た板ブラシシールの一部の平面図である。
【図３】本発明に係わる２枚の板ブラシシール単板の重ね溝部の一部の正面図である。
【図４】本発明に係わる１実施例の板ブラシシール単板の斜視図である。
【図５】本発明に係わる他の実施例の板ブラシシール単板の斜視図である。
【図６】図３と同様に積層された板状基部を積層した複数枚の平面図である。
【図７】図５に示す板ブラシシール単板を積層した本発明に係わる第２実施の形態の板ブラシシールの正面図である。
【図８】図７の板ブラシシールの斜視図である。
【図９】図５の板ブラシシール単板を環状に配列した一部の斜視図である。
【図１０】図４に示す板ブラシシール単板を積層して固定部を溶接した一部の斜視図である。
【図１１】本発明に係わる第３実施の形態を示す板ブラシシールの一部斜視図である。
【図１２】図１１に示す板ブラシシールの板ブラシシール単板の積層状態を示す斜視図である。
【図１３】従来のブラシシール装置の一部斜視図である。
【符号の説明】
１ブラシシール装置
２板ブラシシール
３板ブラシシール単板
３Ａ板ブラシ部
３Ｂ板状基部
４固定部
６背板部
１０保持部
１１自由端部
１２取付部品
１３側板部
１３Ａ支持面
１３Ｂ接合面
１４重ね溝部
１４Ａ底面
１４Ｂ背面
１６溶着部
５０ケーシング
６０軸
Ｈ設計間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brush seal device in which, for example, seal plates for sealing between two components that move relative to a rotating shaft of an aircraft, a gas turbine or the like are stacked. In particular, with one component of the two component parts are deformable in response to variations Itabu Rashishiru veneer whereas components even if a slight variation, between both parts combined I heavy a brush seal veneer The present invention relates to the technical field of a brush seal device designed to seal.
[0002]
[Prior art]
As a prior art relating to the present invention, there is JP-A-10-196801. In this publication, the brush seal device 100 shown in FIG. 1 3 is disclosed.
Figure 1 3 is a casing 110 which rotates shaft 120 penetrates, is a perspective view of a brush seal device 100 mounted between the rotary shaft 120. The casing 110 is a part of a steam turbine or gas turbine, in which thin plates overlaid with a brush seal device 100 is sealed pressure flow body so as to partition between the rotary shaft 120 and the casing 110 is there.
[0003]
The Figure 1 3 is for sealing the sealing plate 109 of the sheet overlaid in layers in the circumferential direction of the rotary shaft 120 and a high pressure side region P1 and a low pressure side area P2 in the laminating width direction of the seal plate 109.
The outer peripheral portion of the seal plate 109 is brazed to be formed on the mounting portion 104, and is attached to the groove portion of the casing 110 through the brazed mounting portion 104. Further, a back plate 102 is disposed on the side surface of the low pressure side region P2 of the seal plate 109, and a holding plate 103 is disposed on the side surface of the high pressure region side P1. The back plate 102 and the holding plate 103 support both sides of the seal plate 109.
[0004]
However, when the rotary shaft 120 is eccentrically pressed against the seal plate 109 formed in this way, the seal plate 109 which is overlapped to form an annular body becomes a refuge where it is elastically deformed like a single metal body. lost, the spring constants corresponding to the elastic deformation increases, and caused the problem that is difficult to follow with respect to the eccentric axis of rotation 60. For this reason, the space | interval of the sealing plate 109 and the outer peripheral surface of the rotor 120 must be taken large, and this space | interval has caused the problem in the sealing capability of the fluid to be sealed.
[0005]
Further, since the seal plate 109 joined and overlapped in the direction in which the pressure of the sealed fluid acts acts, a gap is generated due to the pressure of the sealed fluid acting in the direction between the joining surfaces. Problems arise in sealing ability.
Furthermore, since the seal plate 109 in which thin plates are laminated in the annular direction may be several hundred thousand in the entire annular shape, its manufacture is extremely difficult and the yield of the material is extremely poor.
Furthermore, since the outer peripheral length is longer than the inner peripheral length of the annular body of the seal plate 109, the thickness of the triangular shape with the outer peripheral side being thicker as viewed from the side is increased by the length of the outer periphery. It must be formed. Therefore, a problem arises in the elastic deformation of the seal plate 109 against the contact of the rotor 120. When the seal plate 109 comes into contact with the rotor 120, the relative surface is rapidly worn. This is arises a problem in sealing capability causing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the brush seal device 100 configured as described above, when the rotary shaft 120 comes into contact with the seal plate 109 due to vibration or swinging, the seal plate 109 is in contact with the rotary shaft 120 while being worn and inclined. Increase the angle.
Further, the gap of the sealing plate 109 to the position pressed against the rotary shaft 120, the rotary shaft 120 and the free end face 105 of the sealing plate 109 in the radial direction opposite the axis will be opened large for rocking . Then, leakage of the sealed fluid is caused from this gap.
In order to prevent these problems, the seal plate 109 is inclined in the rotational direction of the rotation shaft. However, the seal plate 109 is arranged so as to form a wall between the seals by overlapping hundreds of thousands of seal plates. It is difficult to exert the effect.
[0007]
Since the seal plates 109 are arranged one by one along the peripheral surface of the rotating shaft 120, the number of the seal plates 109 becomes enormous and the material yield deteriorates. Further, since the increase in the material deteriorates the flexibility, the wear is accelerated by the friction at the tip of the seal plate 109 .
[0008]
The present invention, which was made in view of the problems as described above, the technical problem, when stacking the brush seal veneer is to make it easier to stack while positioning. And it is in reducing an assembly cost.
Further, when the plate brush seal single plate is laminated in an annular shape, it is to be attached without providing a spacer with respect to a dimensional difference between the laminated inner peripheral diameter and outer peripheral diameter. Then, it is intended to reduce friction by elastically deforming the plate brush seal single plate even if the rotor contacts.
[0006]
Another object of the present invention is to improve the yield of the material produced by the plate brush seal.
Furthermore, it is possible to facilitate the coupling of the attachment portions of the plate brush seal and to reduce the influence of thermal deformation even when the attachment portions are welded.
Another object of the present invention is to improve the sealing performance by reducing the thickness of the single plate brush seal single plate and to improve the sealing effect of the gap between the plate brush seal and the rotor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and technical means thereof are configured as follows.
[0010]
Brush seal of the present invention according to claim 1, the sealed fluid between the seal portion of the inner peripheral mounted is fitted in the outer circumference on one of the parts relative movement solid tough is the other axis a seal for the brush seal, plate having a plate brush portion that forms the seal portion on the inner circumferential and having a plate-shaped base portion for forming the fixed portion are arranged in a stack in the circumferential direction outer periphery of the shaft A brush seal single plate is provided, and the plate-like base portion has side plate portions projecting on both sides in the width direction, and overlapping groove portions formed between the both side plate portions by bending the side plate portions to opposite sides. And having the overlapping groove portions of the plate-like base portion arranged in the same direction to form the design interval between the adjacent side plate portions and the back surface facing the bottom surface of the overlapping groove portion, The design interval is the side where the overlap groove is formed Are those formed by the bending angle of the part.
[0011]
In the plate brush seal according to the first aspect of the present invention, both side plate portions of the plate-like base portion of the plate brush seal single plate are bent and formed into the overlapping groove portions, and the overlapping groove portions are sequentially stacked in the same direction. Are formed in a ring shape. For this reason, since the plate-like base portions are held so as not to be displaced by the overlapping groove portions that are overlapped with each other, it is easy to stack and assemble the plate brush seal single plates, and when assembling the plate brush seal units, it is possible to adjust the design interval the dimensional difference between the stacked inner and outer plate.
[0012]
Further, the plate-like base portion is stacked so that the overlapping groove portions are stacked so as not to be laterally displaced, and the plate brush portion on the free end side is held by the elastic side plate portions on both sides of the overlapping groove portion. The part can be supported so as to be elastically deformable. Even if the shaft abuts against the plate brush portion, the plate brush portion is easily elastically deformed, so that it can be elastically deformed against the abutment to prevent wear.
[0015]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 2 , the overlapping groove portion is formed in a trapezoidal shape by bending the side plate portion.
[0016]
In the plate brush seal according to the second aspect of the present invention, the overlapping groove portion of the plate-like base portion is formed in a trapezoidal shape, so that the binding force is stably maintained when the plate-like base portion is stacked on the laminate. .
[0017]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 3 , the plate brush portion is bent from the plate-like base and inclined with respect to the plate-like base.
[0018]
In the plate brush seal according to the third aspect of the present invention, the plate brush portion is inclined with respect to the radial direction of the shaft, whereby the shaft can be elastically deformed to cope with the swing of the shaft. For this reason, it becomes possible to prevent wear against contact with the shaft. In particular, in the configuration in which the plate brush seal single plates are laminated in the circumferential direction, the elastic deformation of the plate brush portion is reduced, so that further elastic deformation can be imparted by inclining.
[0019]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 4 , the plate-like base portion of the fixed portion is integrally joined by welding the side plate portion.
[0020]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 4 , in the prior art, when a thin plate-like base portion is welded, the plate-like base portion causes thermal deformation, and even the plate brush portion becomes defective. The folded side plate parts are welded so that the overlapping groove parts are joined and held together, and the folded side plate parts are welded so that they can be firmly fixed even with simple welding. Become. For this reason, since the influence of small welding does not give a deformation | transformation to a board brush part via a bending part, it becomes possible to exhibit the sealing capability of a board brush part.
[0021]
Moreover, since the method of welding and fixing the side plate part of the plate-like base part is positioned and joined together by joining the overlapping groove parts, welding can be made minute. In addition, the plate-like base is firmly held by the joining of the overlapping groove portions and the welding, and the plate-like base is formed in the direction of the sealed fluid, so that it has strength in the direction of the sealed fluid. Therefore, the effect of eliminating the need for mounting plates such as a back plate and a holding portion can be expected.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a plate brush seal according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a half sectional view of a state in which a plate brush seal 2 of the present invention is attached. Further, FIG. 2 is a plan view of a part viewed from the inner diameter side of FIG. The following drawings are not so-called patent drawings but design drawings based on experiments.
[0023]
In FIG.1 and FIG.2, the board brush seal 2 shows 1st Embodiment. The plate brush seal 2 is configured as follows. A shaft 60 is fitted into a hole in the casing 12 of a device such as a gas turbine. A plate brush seal 2 is attached between the relatively moving casing 12 and the shaft 60, and the plate brush seal 2 seals the space therebetween.
Brush seal 2 is formed by the laminated shape brush seal veneer 3 along the circumferential surface of the shaft to the annular body. The outer periphery of the base plate section 3B of the brush seal veneer 3 is superposed is formed annularly Rutotomoni, formed by welding a plate-shaped base portion 3B to the fixed portion 4 in the annular. The fixed portion 4 is attached to the casing 12 . Also, to form the inner periphery of the brush portion 3A is superimposed sealing section, the free end portion 11 is sealed between the shaft 60 fitted Yu the axis 60 (see FIGS. 1 and 2 )
[0024]
The plate brush seal 2 is provided with a back plate portion 6 on a side surface where the plate-like base portion 3B is overlapped. The back plate portion 6 holds each plate-like base portion 3B of the plate brush seal 2 and is covered. The plate-like base 3B side against the sealing fluid is sealed. A holding portion 10 is provided on the opposite side of the back plate portion 6 via a plate brush seal 2, and the holding portion 10 sandwiches the plate brush seal 2 with the back plate portion 6. The plate brush portion 3A is formed to have a width set in the direction from the high pressure side P1 to which the sealed fluid acts to the low pressure side P2, and by forming the plate brush portion 3A widely, the pressure of the sealed fluid is increased. Configured to compete. The mounting portion including the plate brush seal 2, the back plate portion 6, and the holding portion 10 is attached to the step portion of the casing 12 via a plate-like mounting component that is a part of the casing 12 .
[0025]
FIG. 4 is a plan view of the plate brush seal single plate 3 which is one embodiment of the plate brush seal single plate 3 shown in FIG. FIG. 5 is a plan view of a plate brush seal veneer 3 showing another embodiment. Furthermore, FIG. 3 is a side of the front portion of the side plate portion 13 as viewed from the outer peripheral side of a stacked direction of the brush seal veneer 3 was laminated to the two plate-like base portion 3B (see Figure 6).
[0026]
In FIG. 4, side plate portions 13 are formed on both sides of the plate-like base portion 3 </ b> B of the plate brush seal single plate 3. As shown in FIG. 3, the side plate portion 13 is bent at a set bending angle.
The thickness t of the plate brush seal single plate 3 is substantially constant. When the side plate portion 13 is bent at a bending angle θ, an overlapping groove portion 14 is formed between the side plate portions 13 and 13. Bottom 14A of lap groove 14 is formed in substantially the same width as the width of the brush section 3 A.
Further, the opposite surface of the bottom 14A is formed on the back 14B, the width of the back 14B is wider than the width of the bottom 1 4 A as a result of bending of the male tool in a female mold.
[0027]
When the overlapping groove portions 14 of the plate-like base portions 3B of the plate brush seal single plates 3 are laminated in the same direction, the support surface 13A of the side plate portion 13 becomes a joint surface at the side plate portion 13 of the adjacent plate brush seal single plate 3. 13B and the overlapping groove part 14 are joined. At the same time, a design interval H is formed between the bottom surface 14A and the back surface 14B.
This design distance H is, the bending angle theta, configured as the dimensions of the design distance H becomes large and small. When the bending angle θ is increased, the design interval H is increased, and when the bending angle θ is decreased, the design interval H is decreased.
[0028]
The plate brush seal single plate 3 in FIG. 4 has a side plate portion 13 formed small. This plate brush seal single plate 3 is used for the plate brush seal 2 shown in FIG. Further, the plate brush seal single plate 3 shown in FIG. 5 has a large side plate portion 13. This plate brush seal single plate 3 is used for the plate brush seal 2 shown in FIG.
[0029]
FIG. 6 is a front view of the whole, in which six plate brush seal single plates 3 are stacked, and the number of the two plate brush seal single plates 3 in FIG. 3 is increased. FIG. 6 is an enlarged view of the inside surrounded by O shown in FIG.
[0030]
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention, and is a state view as seen from the laminated outer peripheral side of the plate-like base portion 3B in which 20 plate brush seal single plates 3 shown in FIG. 5 are laminated. Further, FIG. 8 is a perspective view of FIG. The plate brush seal 2 in FIG. 8 shows a stacked arrangement in the case of being formed in a straight line shape or a large diameter. And the fixing | fixed part 4 is formed by adhering with the welding part 16 which welded the side-plate part 13 of the plate brush seal 2.
[0031]
FIG. 9 is a perspective view of a part formed by laminating the plate brush seal single plate 3 around the shaft 60 to form an annular shape. Since the plate brush seal single plate 3 is the plate brush seal single plate 3 shown in FIG. 5, the side plate portion 13 is formed in a large size. In this plate brush seal 2, since the coupling force of each plate-like base portion 3B is strong, the plate-like base portion 3B is held by a groove portion (not shown) provided in the back plate portion 6 and the holding portion 10 without welding. If the fixing method is used, it is possible to fix firmly.
[0032]
FIG. 10 is a perspective view in which 20 plate brush seal single plates 3 shown in FIG. 4 are stacked. Although the plate brush seal single plate 3 is shown in a straight line state, the plate brush seal single plate 3 may be laminated in an annular shape.
Since the side plate portion 13 of the brush seal veneer 3 is formed smaller, formed in the welding portion 16 attached by welding the side surfaces of the side plate 13 in two rows, and the whole was welded to fixed portion 4 This is an example. Moreover, deformation of the sequences in each sequence plate Riita brush portion 3A by the heat due to welding because the welding side of the side plate portion 13 can be prevented.
[0033]
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention, which has substantially the same configuration as FIG. Point of difference is that is inclined by bending the plate brush part 3 A from the boundary portion of the plate-like base portion 3 B. Then, in which is welded on both sides of the side surface of the side plate portion 13 in two places to form the welded portion 16 to form a whole which is welded to the fixed portion 4. Although the arrangement of the free end portions 11 of the plate brush portion 3A is formed in a straight line shape, it can be formed in an annular shape around the axis as shown in FIG.
[0034]
FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the plate brush seal single plates 3 of FIG. 11 are stacked. As is apparent from FIG. 12, even if the side plate portion 13 is welded, the side plate portion 13 protrudes to the side of the plate brush seal single plate 3, so that it is possible to prevent thermal deformation from acting on the plate brush portion 3A. .
Further, since the overlapping groove portions 14 of the plate-like base portion 3B of each plate brush seal single plate 3 are laminated and fitted in the same direction, the bonding force becomes strong even when the plate-like base portions 3B are laminated. Moreover, since welding can be performed in this coupled state, it is possible to expect the effect of simplifying welding and strengthening the coupling force even with minute welding.
[0035]
Further, the plate brush portion 3A that is bent so as to be inclined from the plate-like base portion 3B has a stronger binding force and can be configured to have a thin wall thickness of the plate brush seal single plate 3. For this reason, since the plate brush seal single plate 3 can be made thin along with the inclination of the plate brush portion 3A, it is elastically deformed in response to the acting force against the contact of the shaft 60, and the frictional force is reduced. Is possible. As a result, it is possible to expect the effect of preventing wear of both abutting.
[0036]
Further, as the material of the plate brush seal single plate 3 described above, a material such as a steel plate, a stainless steel plate, a nickel-based alloy plate, a ceramic plate or the like is used. The plate brush seal single plate 3 can be easily formed from a thin plate by fine processing techniques such as etching processing, wire electric discharge processing, electron beam processing, and laser processing, and the cut parts are pressed and stacked. The groove portion 14 is formed.
[0037]
【The invention's effect】
According to the brush seal device concerning each of the present invention, there are the following excellent effects.
[0038]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 1, the plate-like base portions are held so as not to be displaced from each other by the overlapping groove portions formed by bending the both side plate portions of the plate-like base portion of the plate brush seal single plate. Therefore, it is easy to stack and assemble the single plate brush seal single plates, and when assembling to the annular plate brush seal , the dimension of the gap in the circumference between the stacked inner diameter and outer diameter of each single plate brush seal single plate the difference was held by the design interval of each annular base an effect that can be formed in an annular shape.
[0039]
Furthermore, the plate-like base groove overlapped is held so as not to lateral displacement are stacked, because holds the brush portion of the free end side by the elastic plate portions on both sides of the lap groove, the brush There is an effect of supporting the portion so as to be elastically deformable. Then, the shaft since the brush portion is also in contact is facilitated elastic deformation in the brush unit, it can be expected to prevent wear elastically deformed against abutment.
[0040]
If the stacking interval of the free end of the plate brush part is set according to the sealing ability, the design interval on each plate-like base side can be set based on this stacking interval. In addition, there is an effect that it is possible to construct a structure in which the lamination interval can be optimally laminated.
Further, it is possible to reduce the weight by minimizing the number of plate brush seal single plates, and the structure of the plate brush seal single plate is simplified, so that it is possible to cope with elastic deformation and wear due to friction. The effect which can prevent is produced.
Further, if the interval between the free end portions of the plate brush portion is set according to the sealing ability, the plate brush seal single plates can be configured in the minimum combination, so that there is an effect that the configuration can be reduced in size.
[0041]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 2 , since the overlapping groove portion of the plate-like base portion is formed into a trapezoidal shape, the bonding force laminated when the plate-like base portion is stacked on the laminate is strongly retained. Is done. At the same time, since the plate-like base portion is configured to be fitted into the overlapping groove portion, it is possible to easily weld the side plate portion for welding. Moreover, since it can be fixed simply by welding, it is possible to prevent thermal adverse effects due to welding, prevent deformation of the arrangement of the plate brush parts due to welding, and improve the sealing ability of the plate brush parts. Play.
[0042]
According to the plate brush seal of the present invention according to the third aspect , by tilting the plate brush portion with respect to the radial direction of the shaft, it is possible to cope with elastic deformation with respect to the swing of the shaft. For this reason, there exists an effect which prevents the abrasion with respect to a contact with a axis | shaft. In particular, the configuration in which the plate brush seal single plates are laminated in the circumferential direction reduces the elastic deformation of the plate brush portion, so that further elastic deformation is imparted by tilting to prevent friction and wear of the plate brush portion. There is an effect.
[0043]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 4 , the welding of the folded side plate portion of the overlapping groove portion of the plate-like base portion is held so that the overlapping groove portions are joined to each other and are not displaced, Since the bent side plate portion is welded, there is an effect that it can be firmly fixed even by simple welding. For this reason, since the influence of small welding does not give thermal deformation to a board brush part via a bending part, there exists an effect of exhibiting the sealing capability of a board brush part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view in an axial direction of a plate brush seal of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a part of a plate brush seal as viewed from the inner diameter side of FIG.
FIG. 3 is a front view of a part of the overlapping groove portion of two plate brush seal single plates according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a single plate brush seal single plate according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a single plate brush seal veneer according to another embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a plurality of stacked plate-like bases stacked in the same manner as in FIG.
7 is a front view of a plate brush seal of a second embodiment according to the present invention in which the plate brush seal single plates shown in FIG. 5 are laminated. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of the plate brush seal of FIG.
9 is a partial perspective view of the plate brush seal single plates of FIG. 5 arranged in an annular shape.
10 is a perspective view of a part of the plate brush seal single plate shown in FIG. 4 stacked and welded to a fixed portion . FIG.
FIG. 11 is a partial perspective view of a plate brush seal showing a third embodiment according to the present invention.
12 is a perspective view showing a laminated state of plate brush seal single plates of the plate brush seal shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a partial perspective view of a conventional brush seal device.
[Explanation of symbols]
1 Brush seal device
2 Plate brush seal
3 plate brush seal veneer
3A Board brush part
3B Plate base
4 fixed parts
6 Back plate
10 Holding part
11 Free end
12 Mounting parts
13 Side plate
13A Support surface
13B joint surface
14 Overlapping groove
14A Bottom
14B back
16 Welding part
50 casing
60 axes
H Design interval

Claims

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の被密封流体をシールする板ブラシシールであって、前記軸の周方向へ積層に配列されて外周に前記固定部を形成する板状基部を有するとともに内周に前記シール部を形成する板ブラシ部とを有する板ブラシシール単板を具備し、前記板状基部には幅方向の両側に突出した側板部を有するとともに、前記側板部を互いに対向する側へ折り曲げて前記両側板部の間に形成される重ね溝部を有し、前記板状基部の前記重ね溝部を同一方向に向けて配列して隣接する前記側板部が接合されるとともに前記重ね溝部の底面と対向する背面との間に設計間隔を形成し、前記設計間隔は前記重ね溝部を形成する側板部の折曲角度により形成されていることを特徴とする板ブラシシール。 A fixed part on the outer periphery is attached to one of the parts that are fitted and moved relative to each other, and a seal part on the inner periphery is a plate brush seal that seals a sealed fluid between the other shaft and the circumferential direction of the shaft A plate brush seal single plate having a plate-like base portion that is arranged in a stack and has a plate-like base portion that forms the fixing portion on the outer periphery and a plate brush portion that forms the seal portion on the inner periphery, and the plate-like base portion includes It has side plate portions protruding on both sides in the width direction, and has overlapping groove portions formed between the both side plate portions by bending the side plate portions to face each other, and the overlapping groove portions of the plate-like base portions are the same. The side plates adjacent to each other arranged in the direction are joined together, and a design interval is formed between the bottom surface of the overlap groove portion and the back surface facing the overlap groove portion, and the design interval is the folding of the side plate portion forming the overlap groove portion. That it is formed by the angle of curvature. Brush seal to the butterflies.

前記重ね溝部は前記側板部を折り曲げて、前記板状基部の積層外周側から前記軸の径方向にみて台形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の板ブラシシール。2. The plate brush seal according to claim 1, wherein the overlapping groove portion is formed in a trapezoidal shape by bending the side plate portion so as to be seen in a radial direction of the shaft from a laminated outer peripheral side of the plate-like base portion.

前記板ブラシ部は前記板状基部から折り曲げられて前記板状基部に対して傾斜し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。 The plate brush seal according to claim 1 or 2, wherein the plate brush portion is bent from the plate-like base portion and is inclined with respect to the plate-like base portion.

前記固定部の前記板状基部は前記側板部が溶着されて一体に結合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。The plate-like base plate brush seal according to claim 1 or claim 2 or claim 3, characterized in that it is integrally coupled to the side plate portion is welded to the fixed portion.