JP2003014128A

JP2003014128A - 板ブラシシール装置

Info

Publication number: JP2003014128A
Application number: JP2001199038A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Inoue; 秀行井上
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: US6601853B2; JP4689882B2; DE60200434D1; EP1271021A1; EP1271021B1; US20030001339A1; DE60200434T2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄板から成るブラシシールの自由端面とロー
タとの間隙がロータの揺動等により開いてもその間隙を
効果的にシールすることにある。【解決手段】前記板ブラシシールは被封流体の圧力
方向へ内径の異なる寸法の凹層と凸層の板ブラシシール
単板を積層して自由端面に凹凸部を形成するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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すると共に、自由端面が
凹凸に形成されている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弾性変形する
と共に、他方の部品との間隙を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８に示す
ブラシシール装置１００が存在する。

【０００３】図８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１０
０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。

【０００４】図８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１
１２に取り付けられている。このブラシシール装置１０
０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の線径は、一般に、０．０２ｍｍから
０．５mmのものが用いられている。そして、その本数は
何万、何十万本と用いられている。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】図９は、ブラシシール１０９の１部の正面
図である。この図１０のブラシシール装置１００は、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、図８の実
線で示すように回転軸１２０が自由端面１０５に接触又
は近接しているものである。

【０００９】図１０（ａ）は、ブラシシール１０９の自
由端面側を斜視図にしたものである。図１０に於いて、
自由端面１０５は、ブラシシール１０９に製作後回転軸
に嵌合するようにワイヤ放電加工機などにより精密仕上
げ加工されている。しかし、剛毛１０１は変形しやすい
ので、この加工が極めて困難になっている。又、自由端
面１０５を精密に仕上げ加工することも困難である。

【００１０】更に、他の従来技術として特開平１０−１
９６８０１号公報には、図１１に示すブラシシール装置
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Ｐ
１と低圧側領域Ｐ２をシールするものである。

【００１１】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。

【００１２】しかし、この様に形成された板シール２０
９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６０の偏心に対して追随することが困
難になる問題を惹起している。このために板シール２０
９とロータ１２０の外周面との間隔を大きくとっている
ので、被密封流体のシールに問題が生じてくる。

【００１３】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。

【００１４】更に、環状方向に薄板を積層した板シール
２０９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。更に又、板シール２
０９の環状体の内周長さに対して外周長さは長くなるか
ら、その長くなる分、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１
０５を早期に摩耗させる結果となっている。

【００１５】

【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１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、図９（ｂ）に示すように回転軸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。

【００１６】この状態で、被密封流体の圧力が高圧Ｐ１
の場合には、図８に示すように、低圧Ｐ２との差圧（Ｐ
１−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、全体が背板部に押しつけられた状
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。

【００１７】図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のブラシシ
ール１０９の内径側自由端面１０５から見た正面図であ
る。

【００１８】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、剛毛１０１の変形状態に於いて径方
向の長さが長い状態になり、回転軸１２０との圧接力を
更に増加させて摩耗することになる。

【００１９】この様な状態と共に、図８に於いて、ブラ
シシール１０１の回転軸１２０に圧接した位置に対し
（図９（ｂ）の状態）、軸心の径方向反対側は剛毛１０
１の自由端面１０５と回転軸１２０との隙間Ｃは、図８
の仮想線の回転軸１２０に示すように揺動して、大きく
開くと共に、この間隙Ｃから被密封流体の漏れが惹起す
る。

【００２０】又、図１１の板シール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の自由端面１０５は可撓
性が阻害されるから、ロータ６０との間隙を大きくしな
ければ成らず、シール能力に問題が生じてくる。又、摩
擦により摩耗を早めることになる。

【００２１】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
とロータとの間隙が開いてもシール効果を向上させるこ
とにある。

【００２２】更に、回転軸からの押圧力に対する板ブラ
シシールの弾性変形を向上させ、板ブラシシールが回転
軸により摩耗させられるのを低減することにある。

【００２３】又、板ブラシシールの回転軸の外周面との
変動に対応する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。

【００２４】

【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。

【００２５】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前記一方の
部品に取付けられて前記他方の部品との間をシールする
板ブラシシール装置であって、薄板の前記他方の部品の
相対面側にスリット（９）を設けてブラシ部分（８）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（２ｂ）から成る取付部（３）を有する板ブラシ
シール単板（２Ｐ）が積層された板ブラシシール（２）
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）は被封流体の圧力方向へ内径の異なる寸法の凹
層（１２Ａ）と凸層（１２Ｂ）の板ブラシシール単板を
積層して自由端面（５）に凹凸部（１３）を形成したも
のである。

【００２６】請求項１に係わる本発明の板ブラシシール
装置では、薄板の一方側が短冊状に加工されてその自由
端面が他方の部品の相対面と対向する形の複数の板ブラ
シシール単板を形成し、その一方は内径の大きな寸法の
凹層と、他方は内径の小さな寸法の凸層に形成し、その
径の異なる板ブラシシール単板を交互に積層して自由端
面に凹凸部を形成したものであるから、弾性変形が付与
されて自由端面を他方の対向面に近接状態に嵌合させる
ことが可能になる。

【００２７】更に、例え、ロータが揺動して自由端面と
他方の対向面との間に間隙が生じても凹凸部により被密
封流体が絞られるので、粘性抵抗と共に、凹凸部間を流
れる流体の拡大損失と熱力学的損失とが加わるために、
この凹凸部を流れる流体の流体抵抗が大きくなり、被密
封流体の漏れを小さくすることが出来る。

【００２８】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
等で正確な円周面に成るように精密加工しなければなら
なかったが、板ブラシシールの自由端面と他方の部品と
の間隙が広なっても凹凸部により流体抵抗が大きくな
り、シール効果が生じるから、自由端面を精密に仕上げ
なくとも良いことになる。

【００２９】又、板ブラシシールに対して他方の部品で
あるロータが揺動して圧接すると、圧接した軸心と対称
となる側に間隙Ｃ（図８参照）が生じる。しかし、板ブ
ラシシールの自由端面に設けられた凹凸部によりロータ
との間隙を流れる流体の大きな抵抗によりシール能力が
向上する。従って、揺動するロータに対して優れたシー
ル効果を奏する。

【００３０】更に、板ブラシシールは取付部側が短冊状
に加工されてない薄板の基部で一体化されており、板ブ
ラシシールを重ねるのみで取付部が形成されるから、剛
毛を何十万本と無く溶接して取付部に形成するものに比
べて取付部を形成するのが極めて容易である。

【００３１】請求項２に係わる本発明の板ブラシシール
装置は、前記凹層（１２Ａ）を形成する板ブラシシール
単板（２Ｐ）が他方の部品の移動方向にスリット（９）
が傾斜していると共に、凸層（１２Ｂ）を形成する板ブ
ラシシール単板（２Ｐ）のスリット（９）がＳ形に又は
Ｓ形の自由端面側が径方向に直線梁（１４）に形成され
ているものである。

【００３２】請求項２に係わる本発明の板ブラシシール
装置では、凸層が他方の部品である、例えばロータに近
接状態に配置されているので、ロータが揺動して板ブラ
シシールの自由端面に圧接したときに、凸層に設けられ
たスリットがＳ形に形成されているので、圧接状態にな
れば、ブラシ部分がロータに対して弾性変形して圧接力
を弱める働きをする。このため、板ブラシシールはロー
タとの摩擦による摩耗が防止できる。

【００３３】又、凹層はスリットが傾斜した形に形成さ
れているから、Ｓ形状を成すブラシ部分は傾斜したブラ
シ部分よりばね常数を小さくして径方向に弾性的変形力
を発揮し、傾斜したブラシ部分を複合的に支持すること
ができる。そして、傾斜方向を成す凹層と複合しながら
柔軟な作用力を受け、複雑な振動力によるロータの圧接
に対して追随しながら複合的弾性力で対応することがで
きる。このためよりロータの振動力に対して効果的にシ
ール効果を発揮することが可能になる。又、同一方向で
ないスリットの組合せは、互いにスリット間隔を閉鎖し
合うのでシール能力を発揮する。

【００３４】請求項３に係わる本発明の板ブラシシール
装置は、前記スリットが前記他方の部品の移動する方向
に傾斜しているものである。

【００３５】請求項３に係わる本発明の板ブラシシール
装置では、スリットが、例えば、ロータの回転方向に傾
斜しているのでロータと圧接しても傾斜方向に弾性的に
曲げられて圧接力を緩和することが可能になる。このた
めに板ブラシシールの摩擦による摩耗が防止される。

【００３６】請求項４に係わる本発明の板ブラシシール
装置は、各前記板ブラシシール単板のスリットが積層方
向に交差するものである。

【００３７】請求項４に係わる本発明の板ブラシシール
装置では、前記板ブラシシール単板のスリットが積層方
向に交差しているので、互いに隣接するブラシ部分によ
りスリットの間隙が閉鎖されるので、被密封流体は板状
態に変態する板ブラシシールにより効果的にシールする
ことが可能になる。

【００３８】請求項５に係わる本発明の板ブラシシール
装置は、前記凸層を形成する前記板ブラシシール単板が
他方の部品の移動方向にスリットが傾斜していると共
に、前記凹層を形成する前記板ブラシシール単板がスリ
ットのない薄板又は凹層のブラシ部分の幅が凸部のブラ
シ部分の幅より大きい薄板に形成されているものであ
る。

【００３９】請求項５に係わる本発明の板ブラシシール
装置では、凸層のスリットが、例えばロータの回転方向
へ傾斜しているので、ロータの回転方向に弾性的に追随
することが可能である。このために摩擦による摩耗が防
止される。

【００４０】そして、凹層の板ブラシシール単板はスリ
ットがないか、又はスリットとスリットとの間隔が大き
い寸法、つまりブラシ部分の幅が大きい寸法の板ブラシ
シールに形成されているから、一方の部品と他方の部品
との間隙は凹層により確実に被密封流体がシールされ
る。従って、凸層による弾性的追随性と共に、凹層によ
り被密封流体をシールする優れた効果を発揮する。

【００４１】

【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。

【００４２】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の断面図である。又、図２は、
軸に嵌合した状態の図１に示す板ブラシシールの平面図
である。更に、図３は、板ブラシシール単板の平面図で
ある。

【００４３】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にスナップリング１２を介して
取り付けられている。尚、固定部は組み合わせた構造の
溝部５１に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Ｐ
１側の被密封流体をシールする。

【００４４】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。

【００４５】このうちの板ブラシシール２は、図２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
方向へ傾斜したスリット９に加工されて短冊状に形成さ
れており、このスリット９により内周板が板ブラシ部２
ａ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。

【００４６】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矩形状のブラシ部
分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が複数枚
を積層状態に配置して壁に形成している。又外周端部が
溶接により一体化されて取付部３を形成している。

【００４７】この板ブラシシール２は、板ブラシシール
単板２Ｐが被密封流体の圧力が作用する方向へ積層され
て一体を成している。この積層された板ブラシシール単
板２Ｐは、内径が異なる凹層１２Ａと凸層１２Ｂを交互
に積層して自由端面５に凹凸部１３を形成しているもの
である。この凹層１２Ａ及び凸層１２Ｂは各１枚の場合
もあるが複数枚を積層して、それを更に交互に積層する
ものである。これは、凹凸部によるシール効果の程度に
より設定される。

【００４８】この凹凸部１３はロータ６０の外周面と平
行に凹凸に形成されるが、低圧Ｐ２に向かって階段状に
次第に大径に成る凹凸部に形成することもできる。更に
凹凸部１３は、１つの凹層１２Ａが低圧側に向かって内
径が小径になる板ブラシシール単板２Ｐを積層して１つ
の凹層１２Ａを断面階段状に形成し、この凹層１２Ａを
凹凸部１３に採用した実施例もある。

【００４９】上述の板ブラシシール２は、一実施例とし
て、リング状を成す薄板の内周側に３角形状の間隙を成
すスリット９を設けてブラシ部分の断面が角形状（矩形
又は正方形）に形成されていると共に、その断面寸法の
１辺は、０．５〜０．００５×０．５〜０．００５ｍ
ｍ、好ましくは０．２０〜０．００８×０．２〜０．０
１８ｍｍである。又、長さは５〜５０ｍｍの範囲であ
る。更に、壁の厚さは０．４〜５ｍｍ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。

【００５０】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。

【００５１】図３に示す板ブラシシール単板２Ｐは、本
発明に係わる第２の実施の形態である。この板ブラシシ
ール単板２Ｐを被密封流体の圧力の大きさに応じて複数
枚を積層に重ね合わせて板ブラシシール２に構成する。
そして、板ブラシシール単板２Ｐは、環状を成す薄板の
内周側をエッチング処理加工、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を設けている。又、外周側はスリットのな
い薄板の基部２ｂに形成されて板ブラシ部２ａがばらつ
かないように一体化している。

【００５２】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
い。更に、このスリット９により、ロータ６０の回転す
る方向に傾斜したブラシ部分８を形成しているが、この
ブラシ部分８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。

【００５３】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。

【００５４】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は微細な角状板の各ブラシ部分８により形成さ
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して摩耗するのが防止さ
れる。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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】図４（ａ）は、図１の板ブラシシール装置
１の内径側から見た１部の平面図である。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３の実施の形態を示す板ブラシシ
ール装置１である。

【００５８】図（ａ）において、板ブラシシール２は、
板ブラシシール単板２が８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
面が正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
に互いにづらして配置されている。この様に配列するこ
とにより被密封流体の漏れは防止されるから、シール能
力が向上する。

【００５９】そして、図４（ｂ）に示す板ブラシシール
２の両側は凸層１２Ｂが配置されていると共に、その内
側は、同一内径の板ブラシシール単板２Ｐを２枚ずつ交
互に配置して自由端面５を凹凸部１３に形成しているも
のである。

【００６０】図５は、板ブラシシール装置１の１部の断
面図である。又、この図５は、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１である。

【００６１】図５において、板ブラシシール２は、５枚
の板ブラシシール単板２Ｐを積層した凹層１２Ａと、同
じく多層にした凸層１２Ｂを交互に積層して全体が９層
に形成されたものである。そして、自由端面５に凹凸部
１３を形成したものである。この凹凸部１３は、凹層
１２Ａの積層枚数、凸層１２Ｂの積層枚数、更に各凹層
１２Ａ及び凸積１２Ｂの積層枚数により種々の凹凸部１
３が形成される。この凹凸部１３は、被密封流体の圧力
等から設定される。

【００６２】このブラシ部分８は、図４（ｂ）よりも断
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ずら
して配置されている。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。

【００６３】図６（ａ）は薄板の１方側にスリット９を
設けて板ブラシシール単板２Ｐに形成したものである。
この図６（ａ）は、本発明に係わる第５の実施の形態を
示す板ブラシシール装置１の板ブラシシール単板２Ｐで
ある。この板ブラシシール単板２Ｐの板ブラシ部２ａ
は、スリット９がＳ形に形成されると共に、Ｓ形より自
由端面５に向かって直線梁１４に形成したものである。
この板ブラシシール単板２Ｐは、図３に示す板ブラシシ
ール単板２Ｐよりばね常数を小さくすることができる。

【００６４】そして、直線梁１４によりロータ６０が正
逆両方の回転を可能にするものである。つまり、回転方
向に方向性がなく、ロータ６０が正逆転する場合に用い
ることができる。

【００６５】この図６（ａ）に示す板ブラシシール単板
２Ｐを複数枚積層にして凹層１２Ａを形成すると共に、
図３に示す板ブラシシール単板２Ｐを複数枚積層にして
凸層１２Ｂに形成し、この凹層１２Ａと凸層１２Ｂとを
互いに積層して図５に示すように板ブラシシール２の自
由端面５に凹凸部１３を形成する。

【００６６】又、同様な積層状態で、凹層１２Ａを図６
（ａ）に示す板ブラシシール単板２Ｐにより構成すると
共に、凸層１２Ｂを図６（ｂ）の板ブラシシール単板２
Ｐにより構成して板ブラシシール２の自由端面５に凹凸
部１３を形成することができる。この場合には、ロータ
６０の振動又は揺動に対して圧接状態の追随性を良好に
して板板ブラシシール２の摩耗を防止することが可能に
なる。図６（ｂ）の板ブラシシール装置は、本発明に係
わる第６の実施の形態である。

【００６７】更に、この逆に、凹層１２Ａを図６（ｂ）
に示す板ブラシシール単板２Ｐにより構成すると共に、
凸層１２Ｂを図６（ｂ）の板ブラシシール単板２Ｐによ
り構成して板ブラシシール２の自由端面５に凹凸部１３
を形成することができる。この場合には、前述したよう
に正逆転両用に利用することが可能になる。

【００６８】更に又、凹層１２Ａをスリットのない薄板
から成る板ブラシシール単板２Ｐ又は４等配、６等配、
８等配等に薄板の内周側にスリット９を設けた板ブラシ
シール単板２Ｐから構成することができる。

【００６９】この凹層１２Ａはスリット９が少ないか
ら、又は、スリットが設けられていないから、例え、凸
層１２Ｂに荒いスリット９が多数も受けられていても、
凹層１２Ａによりシール能力を向上させることが可能に
なる。

【００７０】この様に、図３に示す板ブラシシール単板
２Ｐ、図６（ａ）の板ブラシシール単板２Ｐ、図６
（ｂ）に示す板ブラシシール単板２Ｐを任意に積層して
板ブラシシール２の自由端面５に凹凸部１３を形成し、
ロータ６０の作動状態に適した板ブラシシール装置１を
構成することが可能になる。

【００７１】図７は、本発明に係わる第７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
シール単体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を形成する。

【００７２】又、この板ブラシシール分割片４は、積層
に配列するとき、隣接する板ブラシシール分割片４の分
割面１１が互いにずれるように配列することにより、分
割面１１間は隣接する板ブラシシール分割片４により封
鎖されるから、分割面１１から被密封流体が漏洩するの
を防止することが可能になる。

【００７３】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。

【００７４】そして、この板ブラシシール分割片４を環
状に組み合わせた板ブラシシール単板２Ｐを複数積層に
して凹層１２Ａに構成し、更に内径の相違する板ブラシ
シール単板２Ｐを複数の積層にして凸層１２Ｂを構成
し、この凹層１２Ａと凸層１２ｂとを交互に積層して図
５に示すように、板ブラシシール２の自由端面５に凹凸
部１３を形成する。この様にすることにより、ロータ６
０の径に係わらず任意の大きさの板ブラシシール装置１
を製作することが可能になる。

【００７５】

【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、薄板の一方側が短冊状に加工されてそ
の自由端面が他方の部品の相対面と対向する形の複数の
板ブラシシール単板を形成し、この板ブラシシール単板
を単層又は複数層に積層し、その一方は内径の大きな寸
法の凹層とすると共に、他方は内径の小さな寸法の凸層
に形成して、その異なる内径の板ブラシシール単板を交
互に積層して自由端面に凹凸部を形成したものであるか
ら、この凹凸面を通過しようとする流体は、粘性抵抗の
外に、流れの拡大損出と熱力学的な損出が加わり、流体
抵抗が大きくなる。

【００７６】このために板ブラシシールの自由端面とロ
ータの外周面との間に間隙が生じてもシール効果を発揮
することが可能になる。

【００７７】凸層の自由端面側は、両側が凹面に形成さ
れているから、弾性変形が可能になり自由端面を他方の
対向面に近接状態に嵌合させることも可能になる。

【００７８】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
で精密な円形に加工しなければならなかったが、凹凸部
に構成された板ブラシシールは、自由端面を精密に揃え
なくともシール能力を発揮させることが可能になる。
又、凸層の自由端面は両側が凹面に形成されているから
可撓性が付与されて、この自由端面をロータに近接でき
るようになり、ロータとの間隙のシール能力を向上させ
ることが可能になる。

【００７９】請求項２に係わる本発明の板ブラシシール
によれば、凸層が他方の部品である、例えばロータに近
接状態に構成され、ロータが揺動して板ブラシシールの
自由端面に圧接したときに、凸層に設けられたスリット
がロータの回転方向に傾斜しているため、圧接状態にな
ればブラシ部分が回転方向に弾性変形して圧接力を弱め
ることが可能になる。このため、板ブラシシールはロー
タとの摩耗により摩耗が防止できる効果を奏する。

【００８０】又、凹層はスリットがＳ形に形成されてい
るから、同Ｓ形状を成すブラシ部分は傾斜したブラシ部
分よりばね常数を小さくして径方向に弾性的収縮力を発
揮し、傾斜したブラシ部分を複数的に支持して追随性と
シール能力との複合的な効果を奏する。

【００８１】又、複雑な振動力によるロータの圧接に対
して追随しながら複合的弾性力で対応することができ、
ロータの震動力に対して効果的にシール効果を発揮する
ことが可能になる。

【００８２】請求項３に係わる本発明の板ブラシシール
によれば、スリットが、例えば、ロータの回転方向に傾
斜しているのでロータと圧接しても傾斜方向に弾性的に
曲げられて圧接力を緩和することが可能になる。このた
めにいた板ブラシシールの摩擦による摩耗が防止する効
果を奏する。

【００８３】請求項４に係わる本発明の板ブラシシール
によれば、板ブラシシール単板のスリットが積層方向に
交差しているので、互いに隣接するブラシ部分によりス
リットの間隙が閉鎖されるので、被密封流体は板状を成
す板ブラシシールにより効果的にシールすることができ
る。

【００８４】請求項５に係わる本発明の板ブラシシール
によれば、凸層のスリットが、例えばロータの回転方向
へ傾斜しているので、ロータの回転方向に弾性的に追随
することが可能である。このために摩擦による摩耗が防
止される効果を奏する。

【００８５】そして、凹層の板ブラシシール単板はスリ
ットがないか又は、スリットとスリットとの間隔が大き
い寸法、つまり、ブラシ部分の幅が大きい寸法の板ブラ
シシールに形成されているから、一方の部品と他方の部
品との間隙は凹層により確実に被密封流体がシールされ
る。従って、凸層による弾性的追随性と共に、凹層によ
り被密封流体をシールする能力が優れた効果を発揮す
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の軸方向の正面図である。

【図３】本発明に係わる第２の実施の形態の板ブラシシ
ール単板の平面図である。

【図４】（ａ）は本発明に係わる第３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部平面図、（ｂ）
は図４（ａ）のＣ部の拡大図である。

【図５】本発明に係わる第４の実施の形態を示す板ブラ
シシール装置の凹凸部を示す断面図である。

【図６】（ａ）は本発明に係わる第５の実施の形態を示
す板ブラシシール装置の板ブラシシールの平面図、
（ｂ）は本発明に係わる第６の実施の形態を示す板ブラ
シシール装置の板ブラシシールの断面図である。

【図７】本発明に係わる第７の実施の形態を示す板ブラ
シシールの平面図である。

【図８】従来例のブラシシール装置の半断面図である。

【図９】（ａ）は図８の１部平面図、（ｂ）は図８の状
態に於いてロータが偏心した状態のブラシシール装置の
平面図である。

【図１０】（ａ）は図８の板ブラシ部の斜視図、（ｂ）
は図１０のブラシシール装置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平面図である。

【図１１】従来例の他のブラシ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１２Ａ凹層１２Ｂ凸層１３凹凸部１４直線梁２０固定部５０一方の部品（ケーシング）５１断部６０他方の部品（ロータ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間隙を有して相対回動する構成部品間の
前記一方の部品に取付けられて前記他方の部品との間を
シールする板ブラシシール装置であって、薄板の前記他方の部品の相対面側にスリットを設けてブ
ラシ部分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封流体の圧力方向へ内径の異な
る寸法の凹層と凸層の板ブラシシール単板を積層して自
由端面に凹凸部を形成したことを特徴とする板ブラシシ
ール装置。
【請求項２】前記板ブラシシールは前記凹層を形成す
る板ブラシシール単板が他方の部品の移動方向にスリッ
トが傾斜していると共に凸層を形成する板ブラシシール
のスリットがＳ形に又はＳ形の自由端面側が径方向に直
線梁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。
【請求項３】前記板ブラシシールは前記スリットが前
記他方の部品の移動する方向に傾斜していることを特徴
とする請求項１に記載の板ブラシシール装置。
【請求項４】前記板ブラシシールは前記板ブラシシー
ル単板のスリットが積層方向に交差することを特徴とす
る請求項１又は請求項３に記載の板ブラシシール装置。
【請求項５】前記板ブラシシールは前記凸層を形成す
る前記板ブラシシール単板に他方の部品の移動方向にス
リットが傾斜していると共に凹層を形成する前記板ブラ
シシール単板がスリットのない薄板またはブラシ部分の
幅が前記凸層のブラシ部分の幅よりも大きい寸法に形成
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。