JP4764566B2

JP4764566B2 - Plate brush seal device

Info

Publication number: JP4764566B2
Application number: JP2001199206A
Authority: JP
Inventors: 徹河野
Original assignee: イーグル・エンジニアリング・エアロスペース株式会社
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003014137A

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と相対移動する相手部品との間をシールする薄板をブラシ状に加工した板ブラシシール装置に関する。特に、相対移動する二部品間で一方部品が微少な変動をしても板ブラシシールが一方部品の変動に追随して変形すると共に、両部品間をブラシにより効果的にシールするようにした板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には、図９に示すブラシシール装置１００が存在する。
図９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。そして、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がケーシング１１０と回転軸１２０との間を仕切るようにして被密封流体をシールしているものである。
【０００３】
図９において、ブラシシール装置１００は、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。そして、ブラシシール１０９の自由端面１０５は回転軸１２０に対向する。この剛毛１０１の線形は、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、何十万本と用いられている。
【０００４】
このブラシシール１０９の側面には、環状をした背板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側を狭持するごとく一体に配置されている。この保持板１０３は、被密封流体がブラシシール１０９の側面に作用できるように径方向の幅が狭くされてブラシシール１０９を露出させている。
そして、背板１０２とブラシシール１０９の取付部１０４と保持板１０３とは、一端が溶接されて結合部１０６に形成されている。
【０００５】
このブラシシール装置１００は、図９の実線で示すように、ブラシシール１０９と回転軸１２０とが揺動しない正常に嵌合した状態であって、剛毛１０１は、直線状を成して回転軸１２０の径方向に対して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、回転軸１２０が自由端面１０５に接触又は近接しているものである。このために自由端面１０５は、ブラシシール１０９に完成後回転軸に嵌合するように精密仕上げ加工されている。この加工も困難な加工の１つである。
【０００６】
更に、他の従来技術として特開平１０−１９６８０１号公報には図１１に示す板シール装置が開示されている。この図１１には、板シール２０９として薄板を回転軸１２０の周方向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、この両板１０２，１０３により板シール２０９の両側を支持している。
【０００７】
しかし、この様に形成された板シール２０９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板シール２０９は、弾性変形する逃げ場を失って、弾性変形に対応するバネ常数が大きくなるので、回転軸１２０の偏心に対して追随することが困難になる問題を生じている。
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板シール２０９は、その接合面間が軸方向に高圧領域側Ｐ１と低圧領域側Ｐ２とに連通しており、被密封流体の圧力を受けると隙間が生じるから、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、板シール２０９の環状の内周長さと外周長さとは、その周長さが異なるから、外周側にスペーサを設けなければ成らず、接合面間に間隙が生じることになる。この点からもシール能力の問題が存する。更に又、可撓性が阻害される構成の積層状態は、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。
【０００８】
【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、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。
【０００９】
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、全体が板の様な状態で撓みにくくなり、回転軸１２０に対して追随性を悪化させる。
図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、ブラシシール１０９の内径側から見た一部の平面図である。
この図１０（ａ）と図１０（ｂ）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図１０（ａ）の様に配列されている各剛毛１０１は、図１０（ｂ）に示すように剛毛１０１間が開くように押し分けられるので、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、傾斜角度を小さくするように変位しようとするので、径方向の長さが長い状態になり、回転軸１２０との圧接状態を更に増加させて摩耗することになる。
【００１０】
この様な状態と共に、ブラシシール１０１の回転軸１２０に圧接した位置に対し軸心の径方向反対側は、図９の仮想線で示す回転軸１２０の位置に揺動するために剛毛１０１の自由端面１０５と回転軸１２０との隙間Ｃが大きく開くことになる。そして、この間隙Ｃから被密封流体の漏れが惹起する。
【００１１】
又、板シール２０９に於いても、被密封流体が作用する方向に薄板が接合しているので、被密封流体が作用すると、図１０（ｂ）と同様に薄板の接合面間が分けられるので、被密封流体が漏洩することになる。更に、板シール２０９の自由端部１０５は可撓性が阻害されるから、摩耗を早めることになる。
【００１２】
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、ブラシシール装置の剛毛間から被密封流体が漏洩するのを防止することにある。
又、ブラシシールの回転軸の変動に対応する外周面との追随性を良好にしてシール能力を向上させることにある。
更に、薄板を短冊状にしたブラシシールを可能にして追随性のある弾性変形を可能にすると共に、シール能力を向上させることにある。
【００１３】
【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。
【００１４】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシールは、間隙を有して相対回動する構成部品間の一方の部品に取付けられて他方の部品との間をシールする板ブラシシール装置であって、
薄板の前記他方の部品の相対面側にスリット（９）と前記スリット（９）間に断面が角形状を成すブラシ部分（８）とを設けて短冊状に形成された板ブラシ部（２ａ）を有すると共に、前記板ブラシ部（２ａ）と反対側に前記一方の部品に固着される基部から成る取付部（３）を有する板ブラシシール単板（２Ｐ）を積層した板ブラシシールと、
前記板ブラシシール（２）の取付部（３）と結合して前記板ブラシシール（２）の側面が支持される支持面（７）を有する背板部（６）と、
前記板ブラシシール（２）の前記取付部（３）を前記背板部（６）との間で保持する保持部（１０）とを具備し、
前記板ブラシシール（２）は被密封流体の圧力方向へ前記板ブラシシール単板（２Ｐ）を積層して構成されており、前記板ブラシシール単板（２Ｐ）の前記各スリット（９）は、隣接する前記板ブラシシール単板（２Ｐ）の前記ブラシ部分（８）に接合して前記スリット（９）の間隔が塞がれるように周方向にずらして配列されているものである。
【００１５】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシールでは、薄板の一方側が短冊状に加工されてその自由端部が他方の部品の相対面と対向する板ブラシシール単板を被密封流体の圧力作用方向へ積層に重ねられており、この積層が各スリットを交差するように周方向にずらして配列されているものである。このために、板ブラシシールの各スリットは隣接するブラシ部分に接合してスリットの間隔が塞がれたようになるから、被密封流体を効果的に密封することが可能になる。
【００１６】
しかも。従来の剛毛より成るブラシシールは、数十万本から成るために取付部を保持することが困難であったが、ブラシ部分を固定した薄板の基部から構成される取付部は、ブラシ部分が横づれするのを防止するから、ブラシ部分を正確に保持して効果的にシールする。又、数枚で構成される板ブラシシールは内径面を再加工することなく内径の精度を保持することが可能になるので、密封能力を向上させることができる。
【００１７】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールは、前記ブラシ部分（８）の断面が長方形状に形成されているものである。
【００１８】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールでは、ブラシ部分が長方形状に形成されているので、ブラシ部分が隣接するスリットの間隔を塞ぐことが可能になる。そして、薄板の幅方向に長い長方形状に形成されたブラシ部分は、幅広によりスリットの間隔を塞ぐ効果が向上するから、被密封流体を密封するシール能力が発揮される。更に、板ブラシ部の多数の幅広により被密封流体を密封するシール効果も発揮される。
更に、ブラシ部分の断面長方形の１辺の長さが被密封流体が作用する方向に長くされたブラシ部分は、被密封流体の圧力に対して耐圧に構成することが可能になる。そして、ブラシ部分の他辺をロータの回転方向には薄く形成できるから、ロータとの当接に対してばね常数の小さな馴染みやすい作用を発揮させることができる。
【００１９】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールは、ブラシ部分（８）の被密封流体が作用する方向と直交する方向の幅が異なるものを交互に積層されているものである。
【００２０】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールでは、前記板ブラシシールのブラシ部分の被密封流体が作用する方向と直交する方向の幅が異なるものを交互に積層されているので、幅の広いブラシ部分により被密封流体を密封する能力を向上させることが可能になる。そして、幅の大きいブラシ部分の厚さを薄くすると全体的にロータの当接に対して追随性を向上させることが可能になる。
同時に、ブラシ部分の被密封流体が作用する方向へ幅広くしたものも混在するから、被密封流体の圧力に対し耐圧性も発揮される。
【００２１】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシールは、円弧状に形成された板ブラシシール分割片（４）の各分割面（１１）を周方向組み合わせて全体を環状に形成した前記板ブラシシール単板（２Ｐ）に形成すると共に、当該板ブラシシール単板（２Ｐ）が軸方向に積層されて形成されており、前記各板ブラシシール分割片（４）の前記分割面（１１）は、前記積層に配列するとき各隣接する前記板ブラシシール分割片（４）間で互いに周方向にずれているものである。
【００２２】
請求項４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が積層されていると共に各板ブラシシール分割片が互いに周方向にずれているので、被密封流体をシールする能力に優れた構成にすることが可能になる。更にスリットの間隔も隣接するブラシ部分が互いに接合して塞ぐので、シール効果が発揮される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施の形態についての板ブラシシール装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下の図面は不正確な概念図ではなく、形状が正確な寸法の設計図である。
【００２４】
図１は、ガスタービンのケーシング５０とロータ６０との間隙を高圧Ｐ１側と低圧Ｐ２側とに仕切る板ブラシシール装置１の半断面図である。又、図２は、内径側から見た図１に示す板ブラシシールの正面図である。更に、図３は、板ブラシシール単体２Ｐの平面図である。
【００２５】
図１において、１は板ブラシシール装置である。この板ブラシシール装置１の外周側の固定部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に側板１２を介して取り付けられている。尚、固定部２０は側板１２の代わりにスナップリング等により取り付けることできる。又、板ブラシシール装置１の内周側の自由端部５は他方の部品であるロータ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、板ブラシシール装置１により高圧Ｐ１側の被密封流体をシールする。
【００２６】
板ブラシシール装置１は、板ブラシシール２、背板部６及び保持部１０が主要な構成である。
このうちの板ブラシシール２は、図３に示すように、環状を成す薄板の内周側がロータ６０の回転方向へ傾斜させるスリット９により傾斜した短冊状に形成されており、このスリット９により内周板が板ブラシ部２ａに構成されていると共に、外周板の基部２ｂが取付部３を構成する。
この板ブラシ部２ａは、環状の薄板の内径側が細かい短冊状に形成されて断面が軸方向へ長方形状を成してブラシ８に形成されているものである。そして、ロータ（回転軸）６０の軸方向へ板ブラシシール単板２Ｐを複数枚重ねることにより積層状態に配置して壁を形成している。又、薄板基部の外周端部が溶接により一体化されて取付部３を形成している。
【００２７】
板ブラシシール２は、一実施例として、リング状を成す薄板の内周側に三角形状の間隙を成すスリット９を設けてブラシ部分８の断面が角形状（矩形又は正方形）に形成されていると共に、その角形状の断面寸法の１辺は、０．２〜０．００５×０．３〜０．００８ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．００８×０．２〜０．０１ｍｍである。又、長さは５〜５０ｍｍの範囲である。更に、壁の厚さは０．５〜５ｍｍの範囲にしたが、この厚さは、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２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。
【００２８】
図３は、板ブラシシール単板２Ｐの平面図である。板ブラシシール２は、被密封流体の圧力の大きさに応じて、単数だけでなく複数の板ブラシシール単板２Ｐを積層に重ね合わせて構成するものである。そして、板ブラシシール２単板２Ｐは、環状を成す薄板の内周側をイッチング処理加工、プレス加工、放電加工等の方法によりスリット９に加工して短冊状に形成した板ブラシ部２ａが形成されている。又、外周側はスリットのない薄板基部４ｂに形成されて板ブラシ部２ａが一体化されている。
又、各スリット９は内径側が小さくなる寸法の三角形状をした間隙に形成されている。このスリット９の形状は必要に応じて平行な間隙に形成しても良し、狭い間隔に形成しても良い。更に、このスリット９は、ロータ６０の回転する方向に傾斜してブラシ部分８に形成されているが、この傾斜角度はロータ６０の回転数などから決定される。又、正逆両用回転としてブラシ部分８を径方向に形成することも可能である。
【００２９】
背板部６は、板ブラシシール２の取付部３を保持する固着部６Ａと板ブラシシール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７とを設けている。そして、板ブラシシール２と支持面７との間は、図１のように接合させても良いし、離間する形に形成しても良い。
【００３０】
板ブラシシール２は、回転軸６０が大きく振れると自由端部５が回転軸６０と接触するが、板ブラシ部２ａは微細な角状板のブラシ部分８に形成されているから、ばね常数が小さく、ロータ６０の揺動による当接に対して弾性的に追随する。このために、板ブラシシール２は、ロータ６０に当接してもロータ６０の変動に応じて弾性的に変形して追随することができる。つまり、ロータ６０に振れが生じても板ブラシシール２に設定されたばね常数に応じて当接が弾性的に和らげられる。更に、ロータ６０がそれより少し触れ回りが大きく揺動しても、角状板の板ブラシシール２に有するブラシ部分８は、接触圧力を更に減少させるから摩耗するのが更に防止される。
【００３１】
板ブラシシール２は、背板部６と保持板部１０とにより取付部３が電子ビーム等の歪みが小さい溶接により一体に結合され、この三部品の溶接部は固定部２０を形成する。そして、保持部１０は、リング状に形成されて、背板部６より径方向幅が小さい寸法に形成されている。尚、図１では、保持部１０が固定部２０を形成する長さであるが、背板部６に近い径方向の長さに形成することも可能である。そして、この長さの長い保持部１０の場合には、板ブラシシール２と保持板部１０の側面との間に被密封流体が流入できる空間部に形成される。
【００３２】
背板部６と保持部１０は、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、鉄、鋼、ステンレスその他非鉄金属で製作される。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。
【００３３】
図４（ａ）は、板ブラシシール装置１の内径側から見た１部の正面図である。又、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ部の拡大図である。この図４は、本発明に係わる第２の実施の形態を示す板ブラシシール装置１である。
図４（ａ）において、板ブラシシール２は、板ブラシシール単板２Ｐが８層に積層されている。そして、図４（ｂ）に拡大して示すように、ブラシ部分８は断面が正方形状に形成されているとともに、スリット９は被密封流体の圧力が作用する方向に１列にならないように互いにずらして交差した状態に配置されている。この様に配列することにより全てのスリット８は、隣接接合するブラシ部分８により両端が塞がれたようになるから、被密封流体の漏れは防止されて、シール能力が向上する。この断面が正方形のブラシ部分８は方向性が無くロータ６０の当接に対してしなやかなタッチで弾性的追随性が発揮される。
【００３４】
図５（ａ）は、板ブラシシール装置１の内径側から見た１部の正面図である。又、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ部の拡大図である。この図５は、本発明に係わる第３の実施の形態を示す板ブラシシール装置１である。
図５（ａ）において、板ブラシシール２は、板ブラシシール単板２Ｐが４層に積層されている。そして、図（ｂ）に拡大して示すように、ブラシ部分８は断面が被密封流体の圧力が作用する方向に長手の長方形状に形成されているとともに、スリット９が被密封流体の圧力が作用する方向に１列にならないように互いにづらして交差した状態に配置され、スリット９の両側が隣接接合するブラシ部分８により塞がれる。この様なブラシ部分８の断面形状の配列によりシール能力が向上すると共に、ブラシ部分８の弾性変形能力を向上させることが可能になる。
そして、ブラシ部分８は、被密封流体の圧力が作用する方向に長方形状に形成されているから、被密封流体の圧力に対抗するので板ブラシシール単板２Ｐを少なくした構成にすることが可能になる。
【００３５】
図６（ａ）は、図４（ｂ）に類似の断面が正方形のブラシ部分８の斜視図である。
従来の断面が円形の線形ブラシの場合には、ブラシシールに作用する被密封流体の圧力が大きくなれば、それに応じて線径も太くして圧力に対向しなければならない。線径を太くすれば線径の径方向の剛性も上昇するから、線形の長さを長くしなければならない。例えば、剛毛４の線径を２倍にすると線径の長さは２．５倍にしなければならなく成る。
一方、この図６（ａ）に示す断面の１辺がａ×ｂの正方形を成すブラシ部分８の長さがＬのものに対して図６（ｂ）に示すように被密封流体が作用する方向に２×ａの幅に成るように二倍にすると、同一条件の材質で、ブラシ部分８の長さＬを１．３倍にしただけで同一剛性にすることができる。
【００３６】
つまり、断面が四角形のブラシ部分８の場合には、被密封流体の圧力に応じて耐圧性を持たせるために四角形の１辺の長さを大きくしてもその割にブラシ部分８の長さを長くしなくとも同一機能を発揮することが可能になる。一般に、シールする二部品間の間隙は狭い場合が多いから、この間隙が狭く耐圧性を必要とする場合に本発明のブラシ部分８は、耐圧性やシール能力を発揮させる上で優れた効果を奏することが出来る。更に、ロータ６０の当接に対しても線径の剛毛より成るブラシシール装置に比較して弾性的な追随性に優れている。
【００３７】
図７は、図１に示す板ブラシシール装置１に於ける板ブラシシール２の軸方向の一部を示す正面図である。
この板ブラシシール２は、ロータ６０に接合した状態図である。このロータ６０が揺動や振動により板ブラシシール２に圧接すると、ブラシ部分８は四角状に形成されているから、傾斜角度を大きくして摩擦力を低減する。つまり、断面が四角状のブラシ部分は座屈方向に対し、ばね常数が線径のものに比べて小さくすることができる。
【００３８】
図７（ｂ）は、図１の板ブラシ部２ａのＡ部を拡大したものである。この断面が四角状のブラシ部分８を設けた板ブラシ部２ａに被密封流体の高圧Ｐ１の圧力が作用した状態の内径から見た正面図であ。四角状のブラシ部分８を設けた板ブラシ部２ａに流体圧力が作用してもスリット９は図７（ｂ）に示すように若干開いても閉鎖されており、被密封流体をシールすることが可能になる。このための線径の剛毛を設けたブラシシール装置に比較してシール能力に優れた効果を発揮する。
【００３９】
図８は、本発明に係わる第４の実施の形態の板ブラシシール装置１の平面図である。この板ブラシシール単板２Ｐは円弧状に形成された板ブラシシール分割片４の分割面１１を互いに組み合わせて全体を環状に形成するものである。この板ブラシシール分割片４は、円弧状を成す薄板の内周面にスリット９を加工して板ブラシシール分割片４を形成したものである。そして、スリット９はロータ６０の回転方向に傾斜している。つまり、ブラシ部分８もスリット９と同様に同角度で傾斜している。又、内周端には自由端部５が設けられてロータ６０に嵌合する。更に、外周のスリット９が設けられていない薄板の基部により取付部３に形成される。
【００４０】
又、この板ブラシシール分割片４は積層に配列するとき各隣接する分割面１１をずらして配列することにより分割面１１間の開口する間隙が突き抜けに成らずに隣接する板ブラシシール２に接合して塞がれるから被密封流体が漏洩するのを効果的に防止することが可能になる。
又、スリット９についても同様に各スリット９を交差するように板ブラシシール分割片４をづらして配置するものである。その結果、図７（ｂ）に示すようにスリットの間隔は塞がれ、板ブラシシール装置は、シール能力に優れた効果を発揮する。
この様な板ブラシシール分割片４の組合せによるブラシシール装置１の構成は、大径の板ブラシシール装置１を製作するのにコストの面からも、組立の面からも効果的である。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、薄板の一方側がスリットの加工により短冊状に形成された断面四角状のブラシ部分を有する板ブラシ部が積層されていると共に、角スリットが交差するように配置されているので、スリットは各々隣接するブラシ部分により閉塞されて可撓性のある板状になる。
このために板ブラシシールは板状と同様な機能を発揮して被密封流体をシールする効果を奏する。又、板ブラシシール装置は板ブラシシール単板を被密封流体の圧力に応じて被密封流体の圧力作用方向へ積層に重ねることができるので、被密封流体の圧力が大きい場合には、この圧力に応じて複数枚積層にすればよいから、従来のように数十万本の剛毛の取付部を一体化してブラシシールを製作するものに比較すると、耐圧能力と共にシール能力を向上させることが期待できる。
更に、薄板から短冊状に形成するので製作コストも飛躍的に低減することが可能になる。
【００４２】
しかも。従来の剛毛より成るブラシシールは数十万本から成るために内周面をワイヤー放電加工等で円形に加工しなければならなかったが、外周が板の基部によりブラシ部分は固定されており、この数枚の薄板から構成される板ブラシシールは内径面を加工することなく内径の精度が向上している。このため、板ブラシシール装置の自由端部をロータに嵌合しても近接できるから、スリットの閉塞による効果と共に、ロータ側の被密封流体のシール能力を向上させることが可能になる。
【００４３】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールによれば、ブラシ部分が断面長方形状に形成されているから、被密封流体の作用方向に長手に形成すれば被密封流体の圧力に対向して高圧力に対してもシールする効果が期待できる。又、被密封流体の圧力と直交する方向に長手に形成すれば、各スリットをより確実に閉塞することができるから、シール能力を向上させることが可能になる。
【００４４】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールによれば、異なる幅のブラシ部分を交互に配置することにより、長手の幅によりスリットの開口間隙を閉塞できると共に、狭い幅によりロータとの当接に対しても弾性的に追随して接合することが可能になる。そして、ブラシ部分の大きさの異なる混合により全体が複合して弾性的になり、ロータに対する追随性と共に、シール能力が優れた効果を奏する。
【００４５】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシールによれば、板ブラシシール分割片を組み合わせて成る板ブラシシール単板が積層されていると共に、各板ブラシシール分割片の分割面の間隔が互いに周方向にずれて連通しないように構成されており、更に、スリットの間隔も連通しないように交差しているので、この各間隙が閉鎖されることになる。このため、板ブラシシール装置として被密封流体をシールする優れた効果を奏する。又、設定に応じて板ブラシシール分割片組み合わせて行けば、必要とする大径の板ブラシシールを形成することが可能になるので、大型の製作困難なブラシシール装置の製作コストを低減する効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１実施の形態を示す板ブラシシール装置の半断面図である。
【図２】図１の内径側から板ブラシシール装置を見た正面図である。
【図３】図２に示す板ブラシシール単板の平面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係わる第２実施の形態を示す板ブラシシール装置の内径から見た１部の正面図、（ｂ）は図４（ａ）のＣ部の拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明に係わる第３の実施の形態を示す板ブラシシール装置の内径から見た１部の正面図、（ｂ）は図５（ａ）のＤ部の拡大図である。
【図６】（ａ）は本発明に係わる正方形をしたブラシ部分の斜視図、（ｂ）は本発明に係わる長方形をしたブラシ部分の斜視図である。
【図７】（ａ）は本発明に係わる板ブラシシールの正面図、（ｂ）は図７（ａ）に示す板ブラシシール装置に被密封流体が作用した状態で板ブラシ部を自由端部から見た正面図である。
【図８】本発明に係わる第４の実施の形態を示す板ブラシシール装置の正面図である。
【図９】従来例のブラシシール装置の半断面図である。
【図１０】（ａ）は図９の板ブラシ部を自由端部側から見た正面図、（ｂ）は図９の板ブラシに被密封流体が作用して剛毛間が開いた状態の内径側から見た正面図である。
【図１１】従来例の他の板シール装置の斜視図である。
【符号の説明】
１板ブラシシール装置
２板ブラシシール
２ａ板ブラシ部
２ｂ基部
２Ｐ板ブラシシール単体
３取付部
４板ブラシシール分割片
５自由端部
６背板部
６Ａ固着部
７支持面
８ブラシ部分
９スリット
１０保持部
１１分割面
１２側板
２０固定部
５０一方の部品（ケーシング）
５１段部
６０他方の部品（ロータ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plate brush seal device in which, for example, a thin plate that seals between a rotating shaft such as an aircraft and a gas turbine and a counterpart component that moves relative to each other is processed into a brush shape. In particular, the plate brush seal is deformed following the fluctuation of one part even if one part is slightly fluctuated between two parts that move relative to each other, and the two parts are effectively sealed with a brush. The present invention relates to the technical field of brush seal devices.
[0002]
[Prior art]
The prior art relating to the present invention includes a brush seal device 100 shown in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the brush seal device 100 attached to the casing 110 through which the rotary shaft 120 passes. The casing 110 is a component of a steam turbine or a gas turbine, and the brush seal device 100 seals the fluid to be sealed so as to partition the casing 110 and the rotating shaft 120.
[0003]
In FIG. 9, the brush seal device 100 is formed in a ring shape and attached to the groove portion 112 of the casing 110. The main components of the brush seal device 100 are a brush seal 109, a back plate 102, and a support plate 103. In the brush seal 109, the bristles 101 are arranged in a wall shape along the circumference, and one end portions are joined to form the attachment portion 104. The free end surface 105 of the brush seal 109 faces the rotation shaft 120. The bristles 101 generally have a linear shape of 0.02 mm to 0.5 mm. And the number is used as tens of thousands and hundreds of thousands.
[0004]
On the side surface of the brush seal 109, an annular back plate 102 is arranged with the side surface 108 in contact with the brush seal 109, and supports the bristles 101 against the action of the pressure of the sealed fluid.
On the other surface of the brush seal 109, a holding plate 103 is formed as a ring plate and is integrally disposed so as to sandwich the mounting portion 104 side of the brush seal 109 with the back plate 102. The holding plate 103 is narrowed in the radial direction to expose the brush seal 109 so that the sealed fluid can act on the side surface of the brush seal 109.
The back plate 102, the attachment portion 104 of the brush seal 109, and the holding plate 103 are formed at the coupling portion 106 by welding at one end.
[0005]
In the brush seal device 100, as shown by the solid line in FIG. 9, the brush seal 109 and the rotary shaft 120 are normally fitted so that they do not swing, and the bristles 101 form a straight line to form the rotary shaft. It inclines in the direction rotated with respect to 120 radial directions. The normal state of the brush seal 109 is that the rotating shaft 120 is in contact with or close to the free end surface 105. For this purpose, the free end surface 105 is precision-finished so as to be fitted to the rotary shaft after completion of the brush seal 109. This processing is also one of difficult processing.
[0006]
Further, as another prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 10-196801 discloses a plate sealing device shown in FIG. In FIG. 11, a thin plate is stacked as the plate seal 209 in the circumferential direction of the rotary shaft 120 to seal the high pressure side region P1 and the low pressure side region P2.
The outer peripheral portion of the plate seal 209 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. A back plate 102 is disposed on the side surface of the low-pressure side region P2 of the plate seal 209, and a holding plate 103 is disposed on the side surface of the high-pressure region side P1. Supports both sides.
[0007]
However, when the rotary shaft 120 is eccentrically pressed against the plate seal 209 formed in this way, the plate seal 209 that is overlapped to form an annular body loses the escape field that is elastically deformed, and corresponds to the elastic deformation. Since the spring constant increases, there is a problem that it is difficult to follow the eccentricity of the rotating shaft 120.
Furthermore, the plate seal 209 joined and overlapped in the direction in which the pressure of the sealed fluid acts is communicated between the joint surfaces in the axial direction between the high pressure region side P1 and the low pressure region side P2, and the sealed fluid When the pressure is applied, a gap is generated, which causes a problem in sealing ability against leakage of the sealed fluid.
Furthermore, since the circumferential length differs between the annular inner circumferential length and the outer circumferential length of the plate seal 209, a spacer must be provided on the outer circumferential side, and a gap is generated between the joining surfaces. From this point, there is a problem of sealing ability. Furthermore, the laminated state in which the flexibility is hindered results in early wear of the free end surface 105 of the plate seal 209.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the brush seal device 100 configured as described above, when the rotating shaft 120 comes into contact with the brush seal 109 due to vibration or swinging, the brush seal 109 is in pressure contact with the rotating shaft 120 and the inclination angle increases. Let
[0009]
In this state, when the pressure of the sealed fluid is the high pressure P1, the differential pressure (P1−P2) from the low pressure P2 becomes large. Therefore, the straight bristles 101 of the brush seal 109 are entirely like a plate. It becomes difficult to bend in a state, and the followability with respect to the rotating shaft 120 is deteriorated.
10A and 10B are partial plan views of the brush seal 109 viewed from the inner diameter side.
10 (a) and 10 (b), when the sealed fluid enters between the linear bristles 101, the bristles arranged as shown in FIG. 10 (a) as viewed from the inner peripheral surface side. As shown in FIG. 10B, 101 is pushed so that the bristles 101 are opened, so that the sealed fluid leaks from the divided gap. Further, when the bristles 101 in an inclined state are separated by pressure, one of the divided bristles tends to be displaced so as to reduce the inclination angle. The pressure contact state with 120 is further increased to wear.
[0010]
With such a state, the radial opposite side of the shaft center with respect to the position where the brush seal 101 is pressed against the rotating shaft 120 swings to the position of the rotating shaft 120 indicated by the phantom line in FIG. A gap C between the end face 105 and the rotating shaft 120 is greatly opened. The sealed fluid leaks from the gap C.
[0011]
Also, in the plate seal 209, since the thin plate is joined in the direction in which the sealed fluid acts, when the sealed fluid acts, the joining surfaces of the thin plates are divided as in FIG. 10B. Then, the sealed fluid leaks. Furthermore, since the flexibility of the free end portion 105 of the plate seal 209 is hindered, wear is accelerated.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a technical problem thereof is to prevent the sealed fluid from leaking from between the bristles of the brush seal device.
Another object of the present invention is to improve the sealing performance by improving the followability with the outer peripheral surface corresponding to the fluctuation of the rotation axis of the brush seal.
Furthermore, it is possible to provide a brush seal in which a thin plate is formed into a strip shape, to enable elastic deformation with followability, and to improve the sealing ability.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and technical means for solving the problems are configured as follows.
[0014]
The plate brush seal of the present invention according to claim 1 is a plate brush seal device which is attached to one part between components rotating relative to each other with a gap and seals between the other parts .
A plate brush portion (2a) formed in a strip shape by providing a slit (9) and a brush portion (8) having a square cross section between the slit (9) on the relative surface side of the other part of the thin plate A plate brush seal in which a plate brush seal single plate (2P) having a mounting portion (3) composed of a base portion fixed to the one component on the opposite side to the plate brush portion (2a) is laminated;
A back plate portion (6) having a support surface (7) coupled to the mounting portion (3) of the plate brush seal (2) and supporting the side surface of the plate brush seal (2);
A holding portion (10) for holding the attachment portion (3) of the plate brush seal (2) between the back plate portion (6);
The plate brush seal (2) the plate brush seal unit plate to the pressure direction of the tight sealing fluid (2P) are formed by laminating the plate brush seal unit plate each slit (2P) (9) Are arranged so as to be shifted in the circumferential direction so as to be joined to the brush portion (8) of the adjacent plate brush seal single plate (2P) and to close the gap between the slits (9) .
[0015]
In the plate brush seal according to the first aspect of the present invention, the plate brush seal single plate whose one side of the thin plate is processed into a strip shape and whose free end faces the relative surface of the other component is applied to the pressure acting direction of the fluid to be sealed. The stacks are arranged so as to be shifted in the circumferential direction so as to intersect the slits. For this reason, each slit of the plate brush seal is joined to the adjacent brush portion so that the gap between the slits is closed, so that the fluid to be sealed can be effectively sealed.
[0016]
Moreover. Conventional brush seals made of bristles consisted of several hundred thousand, making it difficult to hold the mounting part. However, the mounting part made up of a thin plate base to which the brush part is fixed has a horizontal brush part. Since it is prevented from being distorted, the brush portion is accurately held and effectively sealed. Moreover, since the plate brush seal comprised of several sheets can maintain the accuracy of the inner diameter without reworking the inner diameter surface, the sealing ability can be improved.
[0017]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 2, the cross section of the brush portion (8) is formed in a rectangular shape.
[0018]
In the plate brush seal according to the second aspect of the present invention, since the brush portion is formed in a rectangular shape, it is possible to close the gap between adjacent slits of the brush portion. And since the effect which block | closes the space | interval of a slit by a wide width | variety improves the brush part formed in the rectangular shape long in the width direction of a thin plate, the sealing capability which seals to-be-sealed fluid is exhibited. Furthermore, the sealing effect which seals a to-be-sealed fluid is exhibited by many width | variety of a plate brush part.
Furthermore, the brush portion in which the length of one side of the cross-sectional rectangle of the brush portion is increased in the direction in which the sealed fluid acts can be configured to withstand pressure against the pressure of the sealed fluid. And since the other side of a brush part can be formed thinly in the rotation direction of a rotor, the operation | movement with a small spring constant with respect to contact with a rotor can be exhibited easily.
[0019]
The plate brush seal of the present invention according to claim 3 is formed by alternately laminating the brush portions (8) having different widths in the direction perpendicular to the direction in which the sealed fluid acts.
[0020]
In the plate brush seal according to the third aspect of the present invention, the brush portions of the plate brush seal are alternately laminated with different widths in the direction perpendicular to the direction in which the fluid to be sealed acts. The ability to seal the sealed fluid by the portion can be improved. And if the thickness of the brush part with a large width | variety is made thin, it becomes possible to improve followability with respect to contact | abutting of a rotor as a whole.
At the same time, since a wide range in the direction in which the fluid to be sealed acts on the brush portion is mixed, pressure resistance against the pressure of the fluid to be sealed is also exhibited.
[0021]
According to claim 4 brush seal of the present invention, the plate brush the entire brush seal segment piece which is formed in an arc shape of each divided surface of the (4) (11) with circumferentially combined to form the annular seal and forming a single plate (2P), the dividing plane of the plate brush seal unit plate (2P) are formed are stacked in the axial direction, each of the brush seal split piece (4) (11) When arranged in the stack, the adjacent plate brush seal split pieces (4) are displaced from each other in the circumferential direction.
[0022]
In the plate brush seal of the present invention according to claim 4, since the plate brush seal single plates are laminated and the plate brush seal divided pieces are displaced from each other in the circumferential direction, it has an excellent ability to seal the sealed fluid. It becomes possible to make a configuration. Further, since the adjacent brush portions are joined and closed with respect to the slit interval, a sealing effect is exhibited.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plate brush seal device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the following drawings are not inaccurate conceptual diagrams, but are design drawings with accurate dimensions.
[0024]
FIG. 1 is a half sectional view of a plate brush seal device 1 that partitions a gap between a casing 50 and a rotor 60 of a gas turbine into a high pressure P1 side and a low pressure P2 side. FIG. 2 is a front view of the plate brush seal shown in FIG. 1 viewed from the inner diameter side. FIG. 3 is a plan view of the plate brush seal unit 2P.
[0025]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a plate brush seal device. The fixed portion 20 on the outer peripheral side of the plate brush seal device 1 is attached via a side plate 12 to a stepped portion 51 provided on the inner peripheral surface of the casing 50 which is one component. The fixing portion 20 can be attached by a snap ring or the like instead of the side plate 12. Further, the free end portion 5 on the inner peripheral side of the plate brush seal device 1 is disposed in contact with or close to the outer peripheral surface of the rotor 60 which is the other component. Then, the sealed fluid on the high pressure P1 side is sealed by the plate brush seal device 1.
[0026]
The plate brush seal device 1 is mainly composed of a plate brush seal 2, a back plate portion 6 and a holding portion 10.
As shown in FIG. 3, the plate brush seal 2 is formed in a strip shape in which the inner peripheral side of an annular thin plate is inclined by a slit 9 that is inclined in the rotation direction of the rotor 60. The peripheral plate is configured as the plate brush portion 2 a, and the base portion 2 b of the outer peripheral plate configures the attachment portion 3.
The plate brush portion 2a is formed in the brush 8 in which the inner diameter side of the annular thin plate is formed in a fine strip shape and the cross section is rectangular in the axial direction. A plurality of plate brush seal single plates 2P are stacked in the axial direction of the rotor (rotating shaft) 60 to form a wall in a stacked state. Further, the outer peripheral end of the thin plate base is integrated by welding to form the attachment portion 3.
[0027]
As an example, the plate brush seal 2 is provided with a slit 9 forming a triangular gap on the inner peripheral side of a ring-shaped thin plate, and the cross section of the brush portion 8 is formed in a square shape (rectangular or square). In addition, one side of the square cross-sectional dimension is 0.2 to 0.005 × 0.3 to 0.008 mm, preferably 0.15 to 0.008 × 0.2 to 0.01 mm. The length is in the range of 5 to 50 mm. Further, the thickness of the wall is in the range of 0.5 to 5 mm, and this thickness is determined by the pressure of the sealed fluid.
Furthermore, the material of the plate brush seal 2 is steel, stainless steel, nickel-based alloy, ceramic material, or the like.
[0028]
FIG. 3 is a plan view of the plate brush seal single plate 2P. The plate brush seal 2 is formed by stacking not only a single plate brush seal but also a plurality of plate brush seal single plates 2P in accordance with the pressure level of the fluid to be sealed. The plate brush seal 2 single plate 2P is formed by a plate brush portion 2a formed into a strip shape by processing the inner peripheral side of an annular thin plate into a slit 9 by a method such as an etching process, a press process, an electric discharge process, or the like. Has been. Moreover, the outer peripheral side is formed in the thin-plate base 4b without a slit, and the plate brush part 2a is integrated.
In addition, each slit 9 is formed in a triangular gap having a dimension that the inner diameter side becomes smaller. The shape of the slit 9 may be formed in a parallel gap as necessary, or may be formed in a narrow interval. Further, the slit 9 is formed in the brush portion 8 so as to be inclined in the direction in which the rotor 60 rotates. The inclination angle is determined from the rotational speed of the rotor 60 and the like. It is also possible to form the brush portion 8 in the radial direction for both forward and reverse rotations.
[0029]
The back plate portion 6 is provided with a fixing portion 6A that holds the mounting portion 3 of the plate brush seal 2 and a support surface 7 that supports the plate brush seal 2 so that it is not bent excessively by the pressure of the sealed fluid. ing. The plate brush seal 2 and the support surface 7 may be joined as shown in FIG. 1 or may be formed apart from each other.
[0030]
In the plate brush seal 2, the free end 5 comes into contact with the rotary shaft 60 when the rotary shaft 60 is greatly shaken. However, since the plate brush portion 2a is formed on the brush portion 8 of a fine square plate, the spring constant is increased. It is small and elastically follows the contact caused by the swing of the rotor 60. For this reason, even if it contacts the rotor 60, the plate brush seal 2 can be elastically deformed according to the fluctuation of the rotor 60 and can follow. That is, even if the rotor 60 is shaken, the contact is elastically softened according to the spring constant set in the plate brush seal 2. Furthermore, even if the rotor 60 swings slightly more in contact with the rotor 60, the brush portion 8 included in the plate brush seal 2 of the square plate is further prevented from being worn because the contact pressure is further reduced.
[0031]
In the plate brush seal 2, the attachment portion 3 is integrally joined by the back plate portion 6 and the holding plate portion 10 by welding with a small distortion such as an electron beam, and the welded portion of these three parts forms a fixing portion 20. And the holding | maintenance part 10 is formed in the ring shape, and is formed in the dimension whose radial direction width is smaller than the backplate part 6. FIG. In FIG. 1, the holding portion 10 has a length that forms the fixing portion 20, but it can also be formed in a radial length close to the back plate portion 6. And in the case of this holding | maintenance part 10 with this long length, it forms in the space part into which a to-be-sealed fluid can flow in between the plate brush seal 2 and the side surface of the holding | maintenance board part 10. FIG.
[0032]
It is preferable to select materials for the back plate portion 6 and the holding portion 10 in accordance with the linear expansion coefficient of the casing 50. For example, it is made of a nickel-based alloy, iron, steel, stainless steel, or other non-ferrous metal. Furthermore, various materials are selected depending on the type of sealed fluid, temperature, or other application field conditions.
[0033]
4A is a front view of a part of the plate brush seal device 1 as viewed from the inner diameter side. FIG. 4B is an enlarged view of a portion C in FIG. FIG. 4 shows a plate brush seal device 1 showing a second embodiment according to the present invention.
4 (a), the brush seal 2, the brush seal unit plate 2P are stacked in eight layers. Then, as shown in the enlarged view in FIG. 4 (b), the brush part 8 with cross section is formed in a square shape, the slit 9 from each other so as not in a row in the direction in which acts the pressure of the sealed fluid They are placed in a crossed state. By arranging the slits 8 in this way, both ends of the slits 8 are closed by the adjacent bonded brush portions 8, so that leakage of the sealed fluid is prevented and the sealing performance is improved. The brush portion 8 having a square cross section has no directionality and exhibits elastic followability with a supple touch against the contact of the rotor 60.
[0034]
FIG. 5A is a front view of a part of the plate brush seal device 1 as viewed from the inner diameter side. FIG. 5B is an enlarged view of a portion D in FIG. FIG. 5 shows a plate brush seal device 1 showing a third embodiment according to the present invention.
In FIG. 5A, the plate brush seal 2 includes plate brush seal single plates 2P laminated in four layers. As shown in an enlarged view (b), the brush portion 8 has a cross section formed in a rectangular shape that is long in the direction in which the pressure of the sealed fluid acts, and the slit 9 has a pressure of the sealed fluid. They are arranged so as to intersect with each other so that they do not form one line in the acting direction, and both sides of the slit 9 are closed by the brush portions 8 that are adjacently joined. Such an arrangement of the cross-sectional shapes of the brush portions 8 improves the sealing ability and improves the elastic deformation ability of the brush portions 8.
Since the brush portion 8 is formed in a rectangular shape in the direction in which the pressure of the sealed fluid acts, the brush portion 8 can counter the pressure of the sealed fluid, so that the configuration of the plate brush seal single plate 2P can be reduced. become.
[0035]
FIG. 6A is a perspective view of a brush portion 8 having a square cross section similar to FIG.
In the case of a conventional linear brush having a circular cross section, if the pressure of the sealed fluid acting on the brush seal is increased , the wire diameter must be increased accordingly and the pressure must be opposed. Increasing the wire diameter also increases the radial rigidity of the wire diameter, so the linear length must be increased. For example, if the wire diameter of the bristles 4 is doubled, the length of the wire diameter must be 2.5 times.
On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), the fluid to be sealed acts on the brush portion 8 having a length L of one side of the cross section shown in FIG. When the width is doubled so as to be 2 × a in the direction, the same rigidity can be obtained by simply increasing the length L of the brush portion 8 by 1.3 times using the material under the same conditions.
[0036]
That is, in the case of the brush part 8 having a square cross section, the length of the brush part 8 is not limited even if the length of one side of the square is increased in order to have pressure resistance according to the pressure of the sealed fluid. It is possible to perform the same function without lengthening. In general, since the gap between two parts to be sealed is often narrow, the brush portion 8 of the present invention is excellent in exerting pressure resistance and sealing ability when the gap is narrow and pressure resistance is required. I can play. Furthermore, it is excellent in elastic followability with respect to the contact of the rotor 60 as compared with a brush seal device made of bristles having a wire diameter.
[0037]
FIG. 7 is a front view showing a part of the axial direction of the plate brush seal 2 in the plate brush seal device 1 shown in FIG.
The plate brush seal 2 is a state diagram joined to the rotor 60. When the rotor 60 is brought into pressure contact with the plate brush seal 2 by swinging or vibrating, the brush portion 8 is formed in a square shape, so that the inclination angle is increased to reduce the frictional force. That is, the brush portion having a square cross section can be made smaller in the buckling direction than the spring constant having a wire diameter.
[0038]
FIG. 7B is an enlarged view of the portion A of the plate brush portion 2a of FIG. This cross-sectional view is a front view seen from the inner diameter of a state in which the pressure of the high pressure P1 of the fluid to be sealed is applied to the plate brush portion 2a provided with the brush portion 8 having a square shape. Even if fluid pressure is applied to the plate brush portion 2a provided with the square brush portion 8, the slit 9 is closed even if it is slightly opened as shown in FIG. 7B, so that the fluid to be sealed can be sealed. It becomes possible. For this reason, the present invention exhibits an effect excellent in sealing ability as compared with a brush seal device provided with bristles having a wire diameter.
[0039]
FIG. 8 is a plan view of a plate brush seal device 1 according to a fourth embodiment of the present invention. The plate brush seal single plate 2P is formed in an annular shape by combining the divided surfaces 11 of the plate brush seal divided pieces 4 formed in an arc shape. The plate brush seal divided piece 4 is obtained by processing the slit 9 on the inner peripheral surface of a thin plate having an arc shape to form the plate brush seal divided piece 4. The slit 9 is inclined in the rotational direction of the rotor 60. That is, the brush portion 8 is also inclined at the same angle as the slit 9. A free end portion 5 is provided at the inner peripheral end and is fitted to the rotor 60. Furthermore, it is formed in the attachment part 3 by the base part of the thin plate in which the outer periphery slit 9 is not provided.
[0040]
Further, when the plate brush seal divided pieces 4 are arranged in a laminated manner, the adjacent divided surfaces 11 are arranged so as to be shifted so that the opening gap between the divided surfaces 11 does not penetrate and is bonded to the adjacent plate brush seal 2. As a result, the sealed fluid can be effectively prevented from leaking.
Similarly, the slits 9 are arranged so that the plate brush seal divided pieces 4 are arranged so as to intersect the slits 9. As a result, as shown in FIG. 7B, the gap between the slits is closed, and the plate brush seal device exhibits an excellent effect on the sealing ability.
Such a configuration of the brush seal device 1 by combining the plate brush seal divided pieces 4 is effective in terms of cost and assembly in manufacturing the large-diameter plate brush seal device 1.
[0041]
【The invention's effect】
According to the plate brush sealing device of the present invention according to claim 1, the plate brush portion having the brush portion having a square cross section formed on the one side of the thin plate in a strip shape by the slit processing is laminated, and the corner slit Are arranged so as to intersect with each other, the slits are closed by adjacent brush portions to form a flexible plate.
For this reason, the plate brush seal exerts the same function as the plate shape, and has an effect of sealing the sealed fluid. In addition, the plate brush seal device can stack the plate brush seal single plate in the direction of pressure action of the sealed fluid according to the pressure of the sealed fluid, so if the pressure of the sealed fluid is large, this pressure Therefore, it is expected to improve the sealing ability as well as the pressure resistance ability as compared with the conventional one that manufactures brush seals by integrating the attachment parts of hundreds of thousands of bristles. it can.
Furthermore, since the thin plate is formed into a strip shape, the manufacturing cost can be drastically reduced.
[0042]
Moreover. Since the brush seal made of conventional bristles consists of several hundred thousand, the inner peripheral surface had to be processed into a circular shape by wire electric discharge machining or the like, but the brush portion was fixed by the base of the plate on the outer periphery, The plate brush seal composed of several thin plates improves the accuracy of the inner diameter without processing the inner diameter surface. For this reason, since it can approach even if the free end part of a board brush seal device is fitted to a rotor, it becomes possible to improve the sealing ability of the fluid to be sealed by the side of a rotor with the effect by closure of a slit.
[0043]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 2, since the brush portion is formed in a rectangular cross section, if it is formed in the longitudinal direction in the direction of action of the sealed fluid, it is opposed to the pressure of the sealed fluid. The effect of sealing against pressure can be expected. Further, if the slit is formed in the longitudinal direction in a direction orthogonal to the pressure of the fluid to be sealed, each slit can be closed more reliably, so that the sealing ability can be improved.
[0044]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 3, by alternately arranging the brush portions having different widths, the opening gap of the slit can be closed by the longitudinal width, and the rotor can be contacted by the narrow width. Even in this case, it is possible to elastically follow and join. Then, the mixture of the brush portions having different sizes is combined and becomes elastic, and the followability to the rotor and the sealing performance are excellent.
[0045]
According to the plate brush seal of the present invention according to claim 4, the plate brush seal single plates formed by combining the plate brush seal divided pieces are laminated, and the interval between the divided surfaces of the plate brush seal divided pieces is mutually circumferential. The gaps are configured not to communicate with each other in the direction, and further, the gaps between the slits intersect so as not to communicate with each other, so that the gaps are closed. For this reason, there exists an outstanding effect which seals a to-be-sealed fluid as a plate brush seal device. In addition, if the plate brush seal divided pieces are combined according to the setting, it becomes possible to form the required large-diameter plate brush seal, so the effect of reducing the manufacturing cost of a large-sized brush seal device that is difficult to manufacture Can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of a plate brush seal device showing a first embodiment according to the present invention.
2 is a front view of the plate brush seal device as viewed from the inner diameter side of FIG. 1. FIG.
3 is a plan view of a single plate brush seal single plate shown in FIG. 2. FIG.
4 (a) is a front view of a part viewed from the inner diameter of a plate brush seal device showing a second embodiment according to the present invention, and FIG. 4 (b) is an enlarged view of part C of FIG. 4 (a). is there.
5A is a front view of a part of the plate brush seal device according to a third embodiment of the present invention as viewed from the inner diameter, and FIG. 5B is an enlarged view of a part D in FIG. 5A. It is.
6A is a perspective view of a square brush portion according to the present invention, and FIG. 6B is a perspective view of a rectangular brush portion according to the present invention.
7A is a front view of a plate brush seal according to the present invention, and FIG. 7B is a diagram showing a free end portion of the plate brush portion in a state where a fluid to be sealed is applied to the plate brush seal device shown in FIG. 7A. It is the front view seen from.
FIG. 8 is a front view of a plate brush seal device showing a fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a half sectional view of a conventional brush seal device.
10A is a front view of the plate brush portion of FIG. 9 as viewed from the free end side, and FIG. 10B is an inner diameter in a state where a sealed fluid acts on the plate brush of FIG. It is the front view seen from the side.
FIG. 11 is a perspective view of another plate sealing device of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plate brush seal apparatus 2 Plate brush seal 2a Plate brush part 2b Base part 2P Plate brush seal single-piece | unit 3 Attachment part 4 Plate brush seal split piece 5 Free end part 6 Back plate part 6A Adhering part 7 Support surface 8 Brush part 9 Slit 10 Holding Part 11 Dividing surface 12 Side plate 20 Fixing part 50 One part (casing)
51 Step 60 The other part (rotor)

Claims

間隙を有して相対回動する構成部品間の一方の部品に取付けられて他方の部品との間をシールする板ブラシシール装置であって、
薄板の前記他方の部品の相対面側にスリットと前記スリット間に断面が角形状を成すブラシ部分とを有して短冊状に形成された板ブラシ部を有すると共に、前記板ブラシ部と反対側に前記一方の部品に固着される基部から成る取付部を有する板ブラシシール単板が積層された板ブラシシールと、
前記板ブラシシールの取付部と結合して前記板ブラシシールの側面が支持される支持面を有する背板部と、
前記板ブラシシールの前記取付部を前記背板部との間で保持する保持部とを具備し、
前記板ブラシシールは被密封流体の圧力方向へ前記板ブラシシール単板を積層して構成されており、前記板ブラシシール単板の前記各スリットは、隣接する前記板ブラシシール単板の前記ブラシ部分に接合して前記スリットの間隔が塞がれるように周方向にずらして配列されていることを特徴とする板ブラシシール装置。A plate brush seal device that is attached to one part between components that rotate relative to each other with a gap and seals between the other parts ,
It has a plate brush portion formed in a strip shape with a slit and a brush portion having a square cross section between the slits on the relative surface side of the other part of the thin plate, and on the opposite side to the plate brush portion A plate brush seal in which a plate brush seal single plate having a mounting portion composed of a base fixed to the one part is laminated;
A back plate portion having a support surface that is coupled to the mounting portion of the plate brush seal and supports a side surface of the plate brush seal;
A holding portion for holding the mounting portion of the plate brush seal with the back plate portion;
The plate brush seal is formed by laminating the plate brush seal veneer to the pressure direction of the tight sealing fluid, wherein each slit of the plate brush seal unit plate, the said plate brush seal unit plate adjacent A plate brush seal device, wherein the plate brush seal device is arranged in a circumferential direction so as to be joined to the brush portion and to close the gap between the slits .

前記ブラシ部分の断面が矩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装置。 The plate brush seal device according to claim 1, wherein a cross section of the brush portion is formed in a rectangular shape.

前記板ブラシシールは、ブラシ部分の被密封流体が作用する方向と直交する方向の幅が異なるものを交互に積層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装置。 3. The plate brush seal according to claim 1, wherein the plate brush seals are alternately stacked with different widths in a direction orthogonal to a direction in which the sealed fluid of the brush portion acts. apparatus.

前記板ブラシシールは、円弧状に形成された板ブラシシール分割片の各分割面を周方向に組み合わせて全体を環状に形成した前記板ブラシシール単板が軸方向に積層されて形成されており、前記板ブラシシール分割片の前記分割面は、前記積層に配列するとき各隣接する前記板ブラシシール分割片間で互いに周方向にず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装置。The plate brush seals, the plate brush seal veneer the whole combination the divided surface of the brush seal split pieces formed in a circular arc shape in the circumferential direction is formed in an annular shape is formed by laminating axially The split surfaces of the plate brush seal split pieces are shifted in the circumferential direction between the adjacent plate brush seal split pieces when arranged in the stack. Alternatively, the plate brush seal device according to claim 3.