JPH0755018A - 低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置および高圧領域と低圧領域とを有する装置 - Google Patents
低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置および高圧領域と低圧領域とを有する装置Info
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- JPH0755018A JPH0755018A JP6050825A JP5082594A JPH0755018A JP H0755018 A JPH0755018 A JP H0755018A JP 6050825 A JP6050825 A JP 6050825A JP 5082594 A JP5082594 A JP 5082594A JP H0755018 A JPH0755018 A JP H0755018A
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Abstract
めのブラシシール装置において、剛毛のヒステリシス作
用および剛化作用を低減する。 【構成】 ブラシシール装置100は、環状の保持板1
10と、環状の背板120とを具備する。保持板110
は、高圧領域に対面する第1の側面と、第1側面と反対
側の第2の側面とを有する。背板120は、低圧領域に
対面する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面
とを有する。複数の剛毛130が保持板110の第2側
面と背板120の第2側面の外周部分122との間に配
置される。背板120の第2側面の内周部分124は凹
部表面150を有し、これにより複数の剛毛130が背
板120の第2側面の内周部分124と接触するのを抑
制する。
Description
流体領域を密封するためのブラシシールに関し、密封さ
れる流体は気体または液体である。
タービンエンジンに見られるように低圧領域から高圧領
域を密封するための非常に有望な技術であることが明ら
かになってきた。実際、今日のラビリンスシールの技術
に比べてブラシシールの漏洩流れの大幅な減少、例えば
等級(magnitude)のオーダの減少がなされ
る。ラビリンスシールに関連する主な不利点は、シャフ
トの周りのシール部のクリアランスが、シャフトの平衡
位置からの変位(excursion)および熱成長
(thermal growth)のために時間が経過
するにつれてかなり増大する傾向を持つという点であ
る。その結果生じる寄生漏洩(parasitic l
eakage)の増大は、エンジンの場合に、17パー
セント程度の出力損失および7.5パーセント程度の燃
料消費率の増大を引き起こす可能性がある。
った流れにおける気体(または液体)の流れを抑制す
る。気体(または液体)は、例えば機械ハウジング内に
密封され、この気体(または液体)は装置圧力(sys
tem pressure)を有する。密封された気体
は密封された機械ハウジングの外側の領域に向かって漏
洩する傾向があり、この密封された機械ハウジングの外
側の領域は放出圧力(discharge press
ure)を有し、装置圧力は放出圧力よりも大きい。
の保持板と、環状の背板と、保持板と背板間に取り付け
られた複数の剛毛(bristle)とを具備する。剛
毛は、剛毛の自由端部が回転しているシャフト上を走行
するように保持板の外周縁部から内方に延びており、こ
れにより放出圧力から装置圧力を密封するようにする。
毛の全自由長に亘って作用するが、一方放出圧力は剛毛
の突き出した領域上に作用する。これらの二つの軸線方
向の力の不均衡により、剛毛は、剛毛の長さに沿って高
い機械的接触力を伴って背板上に載せられる。この接触
力は、程度を変化させることによって剛毛同士間の界面
においても発生されるということに注意されたい。
界面における接触力によってこのように生成される摩擦
力は、シャフトの半径方向移動による剛毛のヒステリシ
スを起こす。例えば、シャフトの平衡位置からの半径方
向の変位の間に剛毛は半径方向外方に押しやられる。次
いでシャフトが引っ込んだとき、装置圧力と放出圧力間
の差が小さな値に減少されない限り剛毛はシャフト上に
戻るように降下しない。実際、シール部を横切る数psig
の圧力差でさえ剛毛の自由な半径移動を阻止することが
あり得る。この剛毛のヒステリシスは剛毛とシャフト間
に大きな隙間を残し、従ってシャフトに沿った漏洩のか
なりの増大を引き起こす。更に、この漏洩の増大は、シ
ャフトの平衡位置からの変位が種々の方向に起こる度ご
とに累積していく傾向にある。
用は、この機械的接触力が剛毛の半径方向の剛さ(st
iffness)を増大させるということである。剛毛
は接触力によって半径方向に自由に移動することを阻止
されるので、剛毛の有効な剛さは、装置圧力と放出圧力
間の差の増大によって増大する。典型的には、剛毛の剛
さの等級オーダの増大が零レベルから60psigの圧力差
の増大によってもたらされる。この剛毛の剛化の結果、
剛毛とシャフト間の摺動界面は、所与の半径方向の締め
代に対し、またはシャフトの平衡位置からの半径方向の
変位に対し、より高い圧力差においてかなり高い接触荷
重を受ける。これにより、剛毛の摩耗が加速されると共
にシャフトの表面の品質が低下される。
を以下に説明する。本発明の特徴および利点は以下の記
載から明らかになり、または本発明を実施することによ
って学ばれることができる。本発明の目的および他の利
点は、発明の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図
面中で特に指摘される構成要素および組合せによって実
現されかつ達成されることができる。
ば、低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシー
ル装置が提供され、このブラシシール装置は、環状の保
持板と、環状の背板とを具備し、保持板は、高圧領域に
対面する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面
とを有し、背板は、低圧領域に対面する第1の側面と、
第1側面と反対側の第2の側面とを有し、背板の第2側
面は外周部分と内周部分とを有する。複数の剛毛が、こ
れらの剛毛が背板の第2側面の外周部分から内方に延び
るように、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部
分との間に配置される。背板の第2側面の内周部分はこ
の内周部分内に形成された凹部表面を有し、これにより
上述の複数の剛毛が背板の第2側面の内周部分と接触す
ることを抑制するようにする。
に形成された凹部表面は、背板の内周縁部に向けて深さ
が増大するような形状に形成される。本発明の更に別の
観点では、ブラシシール装置は、複数の剛毛と背板の第
2側面との間に配置された可撓性の環状部材を更に具備
する。
す。以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実
施例を詳細に説明する。なお、添付図面中の数個の図を
通して同様の参照符号は同様の構成要素または対応する
構成要素を表わす。
1の実施例を説明する。図1に示されるように、ブラシ
シール装置100が設けられており、このブラシシール
装置100は、環状の保持板110と、環状の背板12
0とを具備する。環状の保持板110は、装置圧力(s
ystem pressure)Ps に対面する第1の
側面と、第1の側面と反対側の第2の側面とを有する。
環状の背板120は、放出圧力(discharge
pressure)Pd に対面する第1の側面と、第1
の側面と反対側の第2の側面とを有する。背板120の
第2側面は外周部分122と内周部分124とを有す
る。複数の剛毛(dristle)130が保持板11
0の第2側面と、背板120の第2側面の外周部分12
2との間に配置される。保持板110、背板120、お
よび剛毛130に用いられる材料に応じて、剛毛130
は例えば溶接部140、または当業者に公知の他の手段
によって、保持板110の第2側面と背板120の第2
側面の外周部分122との間に取り付けられることがで
きる。
周部分122との双方は好ましくはほぼ平坦をなし、一
方背板120の第2側面の内周部分124は内周部分1
24内に形成された凹部表面150を有する。凹部表面
150は好ましくはほぼ平坦をなし、後述するように凹
部表面150は、剛毛130が背板120の内周部分1
24と接触するのを抑制する。
双方は、高温において高い降伏強度を有する材料を含
む。例えば、保持板110および背板120は、Inc
o Alloys Internationalによっ
て製造されているインコネル(Inconel(登録商
標))のようなニッケル基の合金を含むことができる。保
持板110および背板120の組成は、ブラシシール装
置100が使用されるべき特定の適用分野に応じて変化
されることができるということを理解されたい。また、
図1には示されていないが、保持板110と背板120
とは単一の部材から形成されることもできるということ
を理解されたい。
は、保持板110の外周縁部と保持板110の内周縁部
との間の距離が背板120の第2側面の外周部分122
の長さにほぼ等しいか又はそれ未満であるように形成さ
れる。更に、保持板110と、背板120の第2側面の
外周部分122とは好ましくは、剛毛130の全長の小
さい部分のみを延びている。
ャフト20上を走行するように背板120の第2側面の
外周部分122から内方に延びており、これによりシャ
フト20に沿って放出圧力Pd から装置圧力Ps を密封
するようにする。更に、好ましくは剛毛130は、シャ
フト20の回転方向に対して周方向の成分を有するよう
に保持板110および背板120の各半径に対して角度
をなしている。
保つために、好ましくは剛毛130は、Haynes
Internationalによって製造されているH
aynes 25(登録商標)またはHaynes 2
14(登録商標)のようなニッケル基の高温用合金を含
む。しかしながら剛毛130は、特定の適用分野に適す
るように他の材料を含むことができる。
の作動を、図2を参照しながら説明する。装置圧力Ps
と放出圧力Pd との間の圧力差Δp(図示しない)は、
剛毛130の自由長lに沿って全体力(total f
orce)Ft をもたらす。特に、Nr 個の剛毛の列が
存在しかつ各剛毛の列を横切って一様な圧力降下がある
と仮定すると、圧力差Δpによって剛毛130の一つに
及ぼされる荷重分布または全体力Ft は次式(1)のよ
うに計算される。 Ft =(Δp/Nr )×d×l …(1) ここでdは剛毛130の直径であり、lは剛毛130の
自由長である。
ction force)Fr が、背板120の第2側
面の外周部分122によって剛毛の根元部に及ぼされ
る。剛毛の自由端部が凹部表面150と接触するまで、
反力Fr は全体力Ft に等しく、従って比Fr /Ft は
1.0である。しかしながら、ひとたび装置圧力Ps と
放出圧力Pd との間の圧力差Δpが閾値を越えて増大し
て剛毛が凹部表面150と接触するようになると、機械
的な接触力(contact force)Fcが凹部
表面150によって剛毛130と凹部表面150間の界
面に及ぼされ、これにより比Fr /Ft が減少せしめら
れる。剛毛130が凹部表面150と接触し始める上述
の閾値圧力差は特定の設計構造に依存するが、典型的に
は約30psigから70psigである。上述のように接触力
Fc は、シャフト20の平衡位置からの半径方向の変位
(radial excursion)の間に剛毛のヒ
ステリシス作用および剛化作用(stiffening
effect)を生み出す主要な原因となる。従っ
て、接触力Fc を最小化することにより(又は反力Fr
を最大化することにより)、これらのヒステリシス作用
および剛化作用が最小化されることができる。
より、接触力Fc ができるだけ小さくされることができ
る。しかしながら、凹部表面150の深さhが増大する
につれて、剛毛の根元部における応力もまた増大する。
所与の組の作動条件に対するブラシシール装置100の
設計の最適化は有限要素法解析によって達成されること
ができる。このような解析により、任意の特定の圧力差
および温度に対して許容可能な剛毛の応力限界を越えず
に接触力Fc の最も小さい値を達成する設計が提供され
ることができる。
るための本質的なパラメータは、背板120の第2側面
から凹部表面150の深さhと、剛毛130の直径d
と、剛毛130の列の数Nr と、剛毛130の自由長l
とである。これらのパラメータの値は特定の適用分野に
適するように変化されることができると考えられる。
(0.13mm)から約0.120インチ(3.05m
m)、好ましくは約0.020インチ(0.51mm)か
ら約0.050インチ(1.27mm)であることがで
き、各剛毛130の直径dは約0.002インチ(0.
05mm)から約0.020インチ(0.51mm)、好ま
しくは約0.002インチ(0.05mm)から約0.0
10インチ(0.25mm)であることができ、各剛毛1
30の自由長lは約0.200インチ(5.08mm)か
ら約0.800インチ(20.32mm)、好ましくは約
0.300インチ(7.62mm)から約0.600イン
チ(15.24mm)であることができる。更に、剛毛1
30は、保持板110の第2側面と背板120の第2側
面との間に約10列から約60列(好ましくは約20列
から50列)並べて配置されることができ、このとき剛
毛130の詰められた幅は(pack width)は
約0.020インチ(0.51mm)から約0.150イ
ンチ(3.81mm)、好ましくは約0.025インチ
(0.64mm)から約0.100インチ(2.54mm)
である。剛毛130の詰められた幅に関して、増大した
詰められた幅(従来のブラシシールは典型的には約0.
025インチ(0.64mm)の詰められた幅を有する)
により、剛毛130の各列を横切る圧力降下が低減さ
れ、これにより全体力Ft に対する反力Fr の比が更に
増大されることを認識されたい。
置100は少くとも100psi の圧力差、多分200ps
i までの圧力差を扱うことができると考えられる。斯く
してブラシシール装置100は広範な種類の航空機用エ
ンジン、圧縮機およびポンプに用いられるのに良く適し
ている。
実施例を説明する。図3に示されるように、環状の保持
板210と環状の背板220とを具備するブラシシール
装置200が設けられている。環状の保持板210は、
装置圧力Ps に対面する第1の側面と、第1側面と反対
側の第2の側面とを有する。環状の背板220は、放出
圧力Pd に対面する第1の側面と、第1側面と反対側の
第2の側面とを有する。背板220の第2側面は外周部
分222と内周部分224とを有する。複数の剛毛23
0が、保持板210の第2側面と背板220の第2側面
の外周部分222との間に溶接部240において取り付
けられる。
剛毛230および溶接部240を形成するのに用いられ
る各材料は、第1実施例において用いられる各材料と同
じである。同様に、保持板210、背板220および剛
毛230の各寸法は好ましくは、第1実施例における各
寸法と同じである。
側面と背板220の外周部分222との双方が好ましく
はほぼ平坦をなし、一方背板220の第2側面の内周部
分224は内周部分224内に形成された凹部表面25
0を有する。しかしながら、第1実施例の凹部表面15
0と異なり、第2実施例の凹部表面250は、背板22
0の内周縁部に向けて深さが増大するような形状に形成
される。
圧力差における剛毛230の弾性曲線に基づいた輪郭形
状を有し、これにより反力Fr を最大化するようになっ
ている。凹部表面250の形状の設計における重要な要
因には、剛毛の根元部における背板220の曲率半径r
と、背板220の内周縁部における凹部表面250の深
さhとが含まれる。剛毛230の根元部と背板220の
内周縁部との間の凹部表面250の形状は有限要素法解
析を用いて最適化されることができるということを理解
されたい。
えば30psigから50psigに対して剛毛230の最後の
列が凹部表面250と接触しないように選択される。し
かしながら、圧力差が増大するにつれて、剛毛230と
凹部表面250との間の接触領域が背板220の内周縁
部に向けて次第に増大していき、これにより根元部にお
ける反力Fr が有限の領域上に分布せしめられる。
のためのいくつかの可能な構造を示す。これらの構造に
よって示されるように、剛毛230の根元部における輪
郭の曲率半径rと、背板220の内周縁部における凹部
表面250の深さhとの双方が変化することができる。
例えば、剛毛230の根元部における輪郭の曲率半径r
は0インチ(0mm)から2インチ(50.8mm)の間で
変化することができ、背板220の内周縁部における凹
部表面250の深さhは0.005インチ(0.13m
m)から0.120インチ(3.05mm)まで変化する
ことができる。好ましくは深さhは、作動状態の圧力差
において剛毛230が凹部表面250にほとんど接触し
ないように選択され、これにより接触力Fc をほとんど
零のレベルまで低減させるようにすることに注意された
い。
ることにより、剛毛230の根元部における反力Fr は
単一の点に集中されず、反力Fr は剛毛230の有限の
領域上に分散され、これにより最大応力が低減される。
斯くしてブラシシール装置200は第1実施例よりも高
い圧力差を収容することができる。凹部表面250のた
めの他のいくつかの可能な構造が図7、図8および図9
に示される。
本発明の第3の実施例を説明する。図10に示されるよ
うに、環状の保持板310と環状の背板320とを具備
するブラシシール装置300が設けられている。環状の
保持板310は、装置圧力P s に対面する第1の側面
と、第1側面と反対側の第2の側面とを有する。環状の
背板320は、放出圧力Pd に対面する第1の側面と、
第1側面と反対側の第2の側面とを有する。背板320
の第2側面は外周部分322と内周部分324とを有す
る。複数の剛毛330が、保持板310の第2側面と背
板320の第2側面の外周部分322との間に溶接部3
40において取り付けられる。
剛毛330および溶接部340を形成するのに用いられ
る各材料は、第1および第2の実施例において用いられ
る各材料と同じである。同様に、保持板310、背板3
20および剛毛330の各寸法は好ましくは、第1およ
び第2の実施例における各寸法と同じである。
面の内周部分324は、内周部分324内に形成された
ほぼ平坦をなす凹部表面350を有する。しかしながら
第1実施例と異なり、図10に示すブラシシール装置3
00は、複数の剛毛330と背板320の第2側面との
間に配置された可撓性の環状部材360を更に具備す
る。
高温において高い降伏強度を有する材料、例えばインコ
ネル(Inconel(登録商標))または他のニッケル
基の合金を含む。可撓性の環状部材360の組成もま
た、ブラシシール装置300が使用されるべき特定の適
用分野に応じて変化されることができるということを理
解されたい。
360は、可撓性の環状部材360に増大した可撓性を
付与するように環状部材360内に形成された複数のス
リット362を有する。スリット362は可撓性の環状
部材360の対応する半径に対して角度βをなして延び
ることができ、かつスリット362は剛毛330の角度
αの向きと反対の向き又は同じ向きを有することができ
る。しかしながら好ましくは、スリット362は可撓性
の環状部材360の対応する半径に沿って延びている。
330上に作用する接触力Fc を低減させるように凹部
表面350の深さhが増大されるにつれて、剛毛の根元
部に作用する応力もまた増大する。しかしながらこの実
施例では、可撓性の環状部材360が、剛毛の根元部に
おける反力Fr を有限の領域上に分散させることによっ
て剛毛の根元部における上述の応力集中を軽減させ、従
ってブラシシール装置300の圧力能力を増大させると
いうことを認識されたい。更に、第1実施例と同様に剛
毛330のほとんど自由な軸線方向移動を依然として許
容しつつ、可撓性の環状部材360はまた、剛毛330
を通した漏洩の大部分を阻止することによってブラシシ
ール装置300の漏洩をかなり低減させる。剛毛330
の先端領域を通る流れは遮られずに残され、これにより
剛毛330とシャフト20間の界面における有益な冷却
流れが確保されるということを認識されたい。
0の厚みtと、可撓性の環状部材360内に形成される
スリット362の個数nと、スリット角度βとは反力F
r を制御するために、従って根元部の応力を制御するた
めに変化されることができる。可撓性の環状部材360
は有限要素法解析を用いて設計されることができる。
002インチ(0.05mm)から0.040インチ
(1.02mm)、好ましくは0.006インチ(0.1
5mm)から0.010インチ(0.25mm)の厚みtを
有することができ、スリット362の個数nは約5個か
ら60個であることができ、スリット角度βは約+70
度から−70度の間(好ましくは0度)であることがで
きる。この構造を有するブラシシール装置300は、高
い圧力差を有する適用分野に特に適しているということ
を認識されたい。
りも改良された特性を有するブラシシール装置を提供す
ることが明らかである。特に、本発明によるブラシシー
ル装置は従来のブラシシールに関連した剛毛のヒステリ
シス作用および剛化作用を低減し、これによりブラシシ
ール装置の寿命を延ばすと共にブラシシール装置の圧力
密封能力を改良する。
に考え付くであろう。従って、本発明はその広い観点に
おいて、上述の特定の詳細な説明、代表的な装置および
例示的な例に限定されない。従って、特許請求の範囲に
よって定められた全体的な発明概念およびそれらの均等
物の精神または範囲から逸脱することなく、上述の詳細
な説明から新発展がなされることができる。
シシール装置との半径方向断面図である。
力(free body force)を示す線図であ
る。
の半径方向断面図である。
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
置の半径方向断面図である。
状部材の前面図である。
Claims (43)
- 【請求項1】 低圧領域から高圧領域を密封するための
ブラシシール装置であって、 環状の保持板を具備し、該保持板は、内径と、高圧領域
に対面する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側
面とを有し、 更に、環状の背板を具備し、該背板は、環状の保持板の
内径よりも小さい内径と、低圧領域に対面する第1の側
面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有し、背板の
第2側面は外周部分と内周部分とを有し、背板の第2側
面の内周部分は該内周部分内に形成された凹部表面を有
し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方に外周部分ま
で延びており、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を具備し、該複数の剛毛は
背板の第2側面の外周部分から内方に延びている、低圧
領域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項2】 凹部は、複数の剛毛上に第1の方向に反
力を及ぼすような形態に形成され、高圧領域と低圧領域
間の圧力差が複数の剛毛上に第1方向と反対の第2の方
向に全体力を及ぼす、請求項1に記載の低圧領域から高
圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項3】 反力が全体力の約50パーセントから1
00パーセントである、請求項2に記載の低圧領域から
高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項4】 凹部表面がほぼ平坦をなす、請求項1に
記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシ
ール装置。 - 【請求項5】 凹部表面が背板の第2側面から約0.0
05インチ(0.13ミリメートル)から約0.120
インチ(3.05ミリメートル)の深さを有する、請求
項4に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブ
ラシシール装置。 - 【請求項6】 上記複数の剛毛の各々が約0.002イ
ンチ(0.05ミリメートル)から0.020インチ
(0.51ミリメートル)の直径を有し、複数の剛毛が
保持板の第2側面と背板の第2側面との間に約10列か
ら60列に配置され、複数の剛毛の詰められた幅が約
0.020インチ(0.51ミリメートル)から0.1
50インチ(3.81ミリメートル)である、請求項1
に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシ
シール装置。 - 【請求項7】 上記複数の剛毛の各々が約0.200イ
ンチ(5.08ミリメートル)から0.800インチ
(20.32ミリメートル)の自由長を有する、請求項
1に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラ
シシール装置。 - 【請求項8】 上記凹部表面が、背板の内周縁部に向け
て深さが増大するような形状に形成される、請求項1に
記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシ
ール装置。 - 【請求項9】 上記複数の剛毛と上記背板の第2側面と
の間に配置された可撓性の環状部材を更に具備する、請
求項1に記載の低圧領域から高圧領域を密封するための
ブラシシール装置。 - 【請求項10】 上記可撓性の環状部材が、該環状部材
内に形成された複数のスリットを有する、請求項9に記
載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシー
ル装置。 - 【請求項11】 上記スリットは、上記可撓性の環状部
材の対応する半径に対して約+70度から−70度の間
の角度をなして延びている、請求項10に記載の低圧領
域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項12】 上記スリットは上記可撓性の環状部材
の対応する半径に沿って延びている、請求項10に記載
の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール
装置。 - 【請求項13】 上記可撓性の環状部材は約0.002
インチ(0.05ミリメートル)から0.040インチ
(1.02ミリメートル)の厚みを有する、請求項9に
記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシ
ール装置。 - 【請求項14】 上記保持板の第2側面がほぼ平坦をな
す、請求項1に記載の低圧領域から高圧領域を密封する
ためのブラシシール装置。 - 【請求項15】 上記凹部の外周直径は上記保持板の内
径よりも小さいか又は該内径に等しい、請求項1に記載
の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール
装置。 - 【請求項16】 高圧領域と低圧領域とを有する装置で
あって、 回転可能なシャフトと、 該回転可能なシャフトに沿って低圧領域から高圧領域を
密封するためのブラシシール装置とを具備し、該ブラシ
シール装置は、 環状の保持板を備え、該保持板は、内径と、高圧領域に
対面する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面
とを有し、 更に、環状の保持板を備え、該保持板は、上記環状の保
持板の内径よりも小さい内径と、高圧領域に対面する第
1の側面と、該第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、 更に、環状の背板を備え、該背板は、環状の保持板の内
径よりも小さい内径と、低圧領域に対面する第1の側面
と、第1側面と反対側の第2の側面とを有し、背板の第
2側面は外周部分と内周部分とを有し、背板の第2側面
の内周部分は該内周部分内に形成された凹部表面を有
し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方に外周部分ま
で延びており、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を備え、該複数の剛毛は背
板の第2側面の外周部分から内方に延びている、 高圧領域と低圧領域とを有する装置。 - 【請求項17】 低圧領域から高圧領域を密封するため
のブラシシール装置であって、 環状の保持板を具備し、該保持板は、高圧領域に対面す
る第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、 更に、環状の背板を具備し、該背板は、低圧領域に対面
する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを
有し、背板の第2側面は外周部分と内周部分とを有し、
背板の第2側面の内周部分は該内周部分内に形成された
凹部表面を有し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方
に外周部分まで延びており、該凹部表面は背板の内周縁
部に向けて深さが増大するような形状に形成され、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を具備し、該複数の剛毛は
背板の第2側面の外周部分から内方に延びている、低圧
領域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項18】 凹部は、複数の剛毛上に第1の方向に
反力を及ぼすような形態に形成され、高圧領域と低圧領
域間の圧力差が複数の剛毛上に第1方向と反対の第2の
方向に全体力を及ぼす、請求項17に記載の低圧領域か
ら高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項19】 反力が全体力の約50パーセントから
100パーセントである、請求項18に記載の低圧領域
から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項20】 上記複数の剛毛の各々が約0.002
インチ(0.05ミリメートル)から0.020インチ
(0.51ミリメートル)の直径を有し、複数の剛毛が
保持板の第2側面と背板の第2側面との間に約10列か
ら60列に配置され、複数の剛毛の詰められた幅が約
0.020インチ(0.51ミリメートル)から0.1
50インチ(3.81ミリメートル)である、請求項1
7に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラ
シシール装置。 - 【請求項21】 上記複数の剛毛の各々が約0.200
インチ(5.08ミリメートル)から0.800インチ
(20.32ミリメートル)の自由長を有する、請求項
17に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブ
ラシシール装置。 - 【請求項22】 上記複数の剛毛と上記背板の第2側面
との間に配置された可撓性の環状部材を更に具備する、
請求項17に記載の低圧領域から高圧領域を密封するた
めのブラシシール装置。 - 【請求項23】 上記可撓性の環状部材が、該環状部材
内に形成された複数のスリットを有する、請求項22に
記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシ
ール装置。 - 【請求項24】 上記スリットは、上記可撓性の環状部
材の対応する半径に対して約+70度から−70度の間
の角度をなして延びている、請求項23に記載の低圧領
域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項25】 上記スリットは上記可撓性の環状部材
の対応する半径に沿って延びている、請求項23に記載
の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール
装置。 - 【請求項26】 上記可撓性の環状部材は約0.002
インチ(0.05ミリメートル)から0.040インチ
(1.02ミリメートル)の厚みを有する、請求項22
に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシ
シール装置。 - 【請求項27】 上記保持板の第2側面がほぼ平坦をな
す、請求項17に記載の低圧領域から高圧領域を密封す
るためのブラシシール装置。 - 【請求項28】 上記凹部の外周直径は上記保持板の内
径よりも小さいか又は該内径に等しい、請求項17に記
載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシー
ル装置。 - 【請求項29】 高圧領域と低圧領域とを有する装置で
あって、 回転可能なシャフトと、 該回転可能なシャフトに沿って低圧領域から高圧領域を
密封するためのブラシシール装置とを具備し、該ブラシ
シール装置は、 環状の保持板を備え、該保持板は、高圧領域に対面する
第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、 更に、環状の背板を備え、該背板は、低圧領域に対面す
る第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、背板の第2側面は外周部分と内周部分とを有し、背
板の第2側面の内周部分は該内周部分内に形成された凹
部表面を有し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方に
外周部分まで延びており、該凹部表面は背板の内周縁部
に向けて深さが増大するような形状に形成され、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を備え、該複数の剛毛は背
板の第2側面の外周部分から内方に延びている、 高圧領域と低圧領域とを有する装置。 - 【請求項30】 低圧領域から高圧領域を密封するため
のブラシシール装置であって、 環状の保持板を具備し、該保持板は、高圧領域に対面す
る第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、 更に、環状の背板を具備し、該背板は、低圧領域に対面
する第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを
有し、背板の第2側面は外周部分と内周部分とを有し、
背板の第2側面の内周部分は該内周部分内に形成された
凹部表面を有し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方
に外周部分まで延びており、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を具備し、該複数の剛毛は
背板の第2側面の外周部分から内方に延びており、 更に、該複数の剛毛と該背板の第2側面との間に配置さ
れた可撓性の環状部材を具備する、低圧領域から高圧領
域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項31】 凹部は、複数の剛毛上に第1の方向に
反力を及ぼすような形態に形成され、高圧領域と低圧領
域間の圧力差が複数の剛毛上に第1方向と反対の第2の
方向に全体力を及ぼす、請求項30に記載の低圧領域か
ら高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項32】 反力が全体力の約50パーセントから
100パーセントである、請求項31に記載の低圧領域
から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項33】 凹部表面がほぼ平坦をなす、請求項3
0に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラ
シシール装置。 - 【請求項34】 凹部表面が背板の第2側面から約0.
005インチ(0.13ミリメートル)から約0.12
0インチ(3.05ミリメートル)の深さを有する、請
求項33に記載の低圧領域から高圧領域を密封するため
のブラシシール装置。 - 【請求項35】 上記複数の剛毛の各々が約0.002
インチ(0.05ミリメートル)から0.020インチ
(0.51ミリメートル)の直径を有し、複数の剛毛が
保持板の第2側面と背板の第2側面との間に約10列か
ら60列に配置され、複数の剛毛の詰められた幅が約
0.020インチ(0.51ミリメートル)から0.1
50インチ(3.81ミリメートル)である、請求項3
0に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラ
シシール装置。 - 【請求項36】 上記複数の剛毛の各々が約0.200
インチ(5.08ミリメートル)から0.800インチ
(20.32ミリメートル)の自由長を有する、請求項
30に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブ
ラシシール装置。 - 【請求項37】 上記可撓性の環状部材が、該環状部材
内に形成された複数のスリットを有する、請求項30に
記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシ
ール装置。 - 【請求項38】 上記スリットは、上記可撓性の環状部
材の対応する半径に対して約+70度から−70度の間
の角度をなして延びている、請求項37に記載の低圧領
域から高圧領域を密封するためのブラシシール装置。 - 【請求項39】 上記スリットは上記可撓性の環状部材
の対応する半径に沿って延びている、請求項37に記載
の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシール
装置。 - 【請求項40】 上記可撓性の環状部材は約0.002
インチ(0.05ミリメートル)から0.040インチ
(1.02ミリメートル)の厚みを有する、請求項30
に記載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシ
シール装置。 - 【請求項41】 上記保持板の第2側面がほぼ平坦をな
す、請求項30に記載の低圧領域から高圧領域を密封す
るためのブラシシール装置。 - 【請求項42】 上記凹部の外周直径は上記保持板の内
径よりも小さいか又は該内径に等しい、請求項30に記
載の低圧領域から高圧領域を密封するためのブラシシー
ル装置。 - 【請求項43】 高圧領域と低圧領域とを有する装置で
あって、 回転可能なシャフトと、 該回転可能なシャフトに沿って低圧領域から高圧領域を
密封するためのブラシシール装置とを具備し、該ブラシ
シール装置は、 環状の保持板を備え、該保持板は、高圧領域に対面する
第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、 更に、環状の背板を備え、該背板は、低圧領域に対面す
る第1の側面と、第1側面と反対側の第2の側面とを有
し、背板の第2側面は外周部分と内周部分とを有し、背
板の第2側面の内周部分は該内周部分内に形成された凹
部表面を有し、該凹部表面は背板の内周縁部から外方に
外周部分まで延びており、 更に、保持板の第2側面と背板の第2側面の外周部分と
の間に配置された複数の剛毛を備え、該複数の剛毛は背
板の第2側面の外周部分から内方に延びており、 更に、該複数の剛毛と該背板の第2側面との間に配置さ
れた可撓性の環状部材を備える、 高圧領域と低圧領域とを有する装置。
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