JP2006170436A - ブラシシールアッセンブリおよびシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分解可能で、熱処理を必要としないブラシシールアッセンブリを製造する。
【解決手段】ブラシシール１２は、毛の束１８を保持する溶接部１６を有する溶接された毛の輪１４を備え、サイドプレート２０およびバックプレート２４が、この毛の輪１４を挟む。プレート２０，２４および毛の輪１４は、互いに溶接されず、支持部材４０に接して配置され、保持リング２６の締付け力により保持されている。リング２６は、支持部材４０のスロット４２内に保持される保持リップ３４と、ブラシシールを取り付けて、保持する締め付けボルト３２と、を備える。プレート２０の凹部２２は、ボルト３２を受ける。ボルトが締め付けられると、締め付け力がブラシシールの構成部品に均等に加わり、ブラシシールが保持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブラシシールに関し、特に、ブラシシールアッセンブリに関する。

ブラシシールは、通常、ガスタービンエンジンなど種々の用途に用いられている。ブラシシールは、エンジン内の二次流れが、固定部品（ディフーザケースなど）と回転部品（タービンシャフトなど）との間のギャップを通って漏出するのを防ぐために通常用いられる。ブラシシールは、また、エンジンの固定部品の間のギャップをシールするなど他の用途にも用いられる。

通常、ブラシシールは、プレート間に挟まれた束状のワイヤの毛（ｂｒｉｓｔｌｅ）を備える。毛の束（ｂｒｉｓｔｌｅ ｐａｃｋ）およびプレートは、通常、溶接により一体化され、ブラシシールが形成される。溶接行程の後、残留応力を除去するために、ブラシシールを熱処理しなければならない。通常、熱処理には、固定具にブラシシールを固定し、炉に固定具を入れることが含まれる。熱処理工程は、多大な時間を要するとともに、高価である。

溶接工程により、ブラシシールの別個のサブアッセンブリが１つの部品となる。１つの部品にすることにより、残りのブラシシールに影響を与えず、また破損させることなく、サブアッセンブリを取り除くことができなくなる。そのため、整備士は、メンテナンスの際に、ブラシシール全体を交換しなければならない。サブアッセンブリの一部（通常、毛の束）のみを取り替える場合であっても、ブラシシール全体を交換する必要性が生じる。

ブラシシールの毛の束は、高価である。コストに影響する主な要因としては、用いられる原料が挙げられる。毛の束の各毛には、所定の長さのワイヤが用いられている。一般的に用いられるワイヤは、直径０．００２インチ（約０．０５０８ｍｍ）、０．００３インチ（約０．０７６２ｍｍ）、０．００４インチ（約０．１０１６ｍｍ）または０．００６インチ（約０．１５２４ｍｍ）のコバルト合金ワイヤである。毛の束の一形式では、１インチ（約２５．４ｍｍ）の長さあたり、約５０００本の毛を備える。この形式の毛の束には、明らかに多量のワイヤが含有されている。外径が１２インチ（約３０４．８ｍｍ）の単一の段からなるブラシシールを用いると、この形式の毛の束は、約２．６マイル（約４ｋｍ）のワイヤを含有することになる。
したがって、本発明の目的は、改良された新しいブラシシールを提供することである。

本発明のさらなる目的は、容易に分解できるブラシシールを提供することである。

さらに、本発明の目的は、ブラシシールアッセンブリの部品を溶接して一体化する必要のないブラシシールアッセンブリを提供することである。

本発明のさらなる目的は、コストが削減されたブラシシールを製造することである。

本発明は、溶接されてないアッセンブリの形態の「ルーズなブラシシール」に関する。分割セグメント化した締め付け保持リングおよび締め付けボルトを用いることで、シールが取り付けられ、シール用の支持構造物の所定の場所に確実に固定される。本発明の目的、および以下に詳細に説明するように、「ルーズなブラシシール」という用語は、ブラシシールの種々の構成部品が、独立しており、一般的な毛の輪（ｂｒｉｓｔｌｅ ｈｏｏｐ）の部品を除いて、互いに溶接されていないことを意味する。

支持部材は、保持リングを半径方向に取り付けるのを可能にする保持リング上の保持リップ部に対応した隙間を有する部分を備える。均等な締め付け力を確実にするために、締め付けボルトが用いられる。ブラシシールのサイドプレートは、締め付けボルトを受ける凹部ないし施削された直径を備える。シールを容易に分解することができるため、テストエンジンおよび装置に対して有利な形態となる。本発明の設計により、種々のブラシ材料、ワイヤの大きさ、ボアの大きさなどを試験することが容易になり、その結果、コストを大幅に削減することができる。本発明のブラシシールの設計では、最小限の道具を用いて、容易に分解、修理することができる。さらに、本発明の形態により、シールに溶接不可能なプレート材料を用いることができるという利点が生じる。

図１では、支持部材つまりハウジング４０に保持された本発明のブラシシールアッセンブリ１０の一実施例が図示されている。ブラシシールアッセンブリ１０は、ブラシシール１２およびセグメント化あるいは分割した締め付け保持リング２６から構成される。

ブラシシール１２は、溶接部１６を有する溶接された毛の輪（ｂｒｉｓｔｌｅ ｈｏｏｐ）１４を備え、上記溶接部１６が、所定の位置に複数の毛を毛の束（ｂｒｉｓｔｌｅ ｐａｃｋ）１８の形態で保持する。サイドプレート２０およびバックプレート２４が、この毛の輪１４を挟む。２つのプレートおよび毛の輪１４は、緩く、かつ溶接されていない。米国特許出願公開第２００３／０１６０３９２Ａ１号、第２００３／０１７８７８Ａ１号、第２００３／０１７８７７Ａ１号明細書では、そのようなブラシシールの製造およびアッセンブリが詳細に記載されている。プレート２０，２４および毛の束１８は、図１に示されているように、支持部材４０の背面４４に接触して配置され、保持リング２６の締付け力により所定の場所に保持されている。より具体的には、保持リング２６は、支持部材４０に保持リング２６を放射状に設置することができるように、複数の箇所２８で分割またはセグメント化している。保持リング２６は、保持リップ３４を備え、これにより、保持リング２６を、支持部材４０のスロット４２の所定位置に保持することができる。さらに保持リング２６には、締め付けボルト３２などの複数の締め具が含まれ、この締め付けボルト３２は、ブラシシールを取り付けて、所定の場所に保持するように機能する。サイドプレート２０は、締め付けボルト３２を受ける複数の凹部２２を備える。ボルトが締め付けられると、締め付け力がブラシシールの構成部品に均等に加わり、ブラシシールが所定の場所に保持される。凹部２２の主な目的は、保持リング２６の位置を合わせて、固定することである。締め付けボルト３２の位置および数量により、均等な締め付け力が可能となる。小さい別個の締め具（クランプ）を用いた別の実施例においては、アッセンブリの均等な圧縮には、適切なクロッキング（割り出し）が必要である。複数の別個の締め具を用いた線形シールの設計には、凹部の軸方向の適切な位置も要求される。

図２では、セグメント化した保持リング２６がより詳細に図示されている。図３では、保持リング２６、サイドプレート２０、ブラシシール１２およびバックプレート２４を示したシールアッセンブリ１０の分解図が図示されている。図４では、支持部材４０の所定の位置に保持されたシールアッセンブリの断面図が図示されている。

環状リングの形態をしたブラシシールアッセンブリに加えて、本発明のシールアッセンブリは、環状リングの１つのセグメントであってもよいし、線形シールであってもよい。これらの実施例においては、図５〜図８に図示されているように、セグメント化、分割したリングを、複数の締め具または保持部材に交換してもよい。

図５では、締め付け部材５０を用いた環状のシールアッセンブリが図示されている。締め付け部材５０は、支持部材４０のスロット４２の所定の場所に保持される保持リップ５２を介して、ハウジング４０の所定の場所にブラシシールを保持する。保持リップ５２は、支持部材４０のスロット４２の所定の場所に保持される。締め付けボルト５４は、ブラシシールの構成部品を所定の場所に保持するように機能する。図では、シールの長さに応じて用いられる複数の締め付け部材の１つが図示されている。

図６では、図５の環状シールと同様の形式の締め付け部材を用いた線形のシールアッセンブリが図示されている。図７では、シールの長さに沿って間隔を隔てた複数の締め付け部材５０を備えた線形シールの全長が図示されている。

図８では、長い形態を有する締め付け部材６０を用いた線形シールアッセンブリが図示されている。保持リップ６２を有する締め付け部材６０は、締め付け部材６０の長さに沿って間隔を隔てた締め付けボルト６４を介してブラシシールを所定の場所に保持する。

本発明を使用することにより、ブラシシールを備えたシールアッセンブリを容易に分解することができるとともに、従来のブラシシールに対して種々のオプションおよび利点がもたらされる。

例えば、多数の独立したシールを製造することなく、種々のブラシ材料、ワイヤのサイズ、ボアのサイズおよび合金を容易に試験することができるため、時間およびコストを節減することができる。機械的に一体的に保持される部品を組み立てる際に（溶接を用いて別個の部品を一体的に固定することとは対照的に）、熱処理は必要とされない。また、本発明の設計により形成されたブラシシールにより、最小限の工具を用いた容易な分解処理（オーバーホール）が可能になるとともに、磨滅あるいは破損した部品のみを交換することが可能となる。さらに、本発明の設計によると、チタニウムなどの溶接できないプレート材料を用いることが可能となる。

本発明のシールアッセンブリの一実施例の部分的な側方断面図。 図１のシールアッセンブリのセグメント化した保持リングの斜視図。 図１のシールアッセンブリの分解図。 支持部材の所定の位置にある図１のシールアッセンブリの斜視断面図。 複数の締め付け装置の１つを示した環状のシールアッセンブリの斜視断面図。 複数の締め付け装置の１つを示した線形シールの斜視断面図。 複数の締め付け装置を示した線形シールの斜視断面図。 締め付け装置の全長を示した線形シールの斜視図。

Claims (17)

1. （ａ）別個の毛のセグメントおよび別個の側面プレート部材の形態を有するブラシシールと、
   （ｂ）支持部材内の所定の位置に前記シールの前記別個の構成部品の位置を決め、かつ保持するように適用された締め付け保持部材と、
   を備えるブラシシールアッセンブリ。
2. 前記保持部材が、前記支持部材の所定の場所に前記毛の輪およびプレート部材を保持するように機能する複数の締め具を含むことを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
3. 前記締め具が、所定の場所に前記ブラシシールを保持するように前記プレート部材の少なくとも１つと接触することを特徴とする請求項２に記載のシールアッセンブリ。
4. 前記プレート部材の少なくとも１つが、前記締め具を受ける凹部を有することを特徴とする請求項２に記載のシールアッセンブリ。
5. 前記保持部材が、前記支持部材内の所定の位置に該保持部材を保持するように機能する保持リップを備えることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
6. 前記毛が、別個の毛の輪の形態をしており、前記保持部材が、リング状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
7. （ａ）所定の場所にブラシシールを位置決めし、保持する第１の部分と、所定の場所に保持リングを位置決めし、保持する第２の部分と、を有する支持部材と、
   （ｂ）毛のセグメントおよび２つのプレートからなるとともに、前記支持部材の前記第１の部分に配置されたブラシシールと、
   （ｃ）前記ブラシシールの前記構成部品を所定の場所に保持するように機能するとともに、前記支持部材の前記第２の部分に配置された保持部材と、
   を備えるシール装置。
8. 前記保持部材が、前記支持部材の所定の場所に前記毛の輪およびプレート部材を保持するように機能する複数の締め具を含むことを特徴とする請求項７に記載のシール装置。
9. 前記締め具が、所定の場所に前記ブラシシールを保持するように前記プレート部材の少なくとも１つと接触することを特徴とする請求項８に記載のシール装置。
10. 前記プレート部材の少なくとも１つが、前記締め具を受ける凹部を有することを特徴とする請求項８に記載のシール装置。
11. 前記保持部材が、前記支持部材内の前記第２の部分における所定の位置に前記保持部材を保持するように機能する保持リップを備えることを特徴とする請求項７に記載のシール装置。
12. 前記毛が、別個の毛の輪の形態をしており、前記保持部材が、リング状をなしていることを特徴とする請求項７に記載のシール装置。
13. （ａ）所定の場所にブラシシールを位置決めし、保持する第１の部分と、所定の場所に保持リングを位置決めし、保持する第２の部分と、を有する支持部材と、
    （ｂ）バックプレート部材とサイドプレート部材との間に挟まれた毛の輪の形態を有するとともに、前記支持部材の前記第１の部分に配置されたブラシシールと、
    （ｃ）前記ブラシシールの前記構成部品を所定の場所に保持するように機能するとともに、前記支持部材の前記第２の部分に配置された保持リングと、
    を備えるシール装置。
14. 前記保持リングが、前記支持部材の所定の場所に前記毛の輪およびプレート部材を保持するように機能する複数の締め具を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシール装置。
15. 前記締め具が、所定の場所に前記ブラシシールを保持するように前記プレート部材の少なくとも１つと接触することを特徴とする請求項１４に記載のシール装置。
16. 前記プレート部材の少なくとも１つが、前記締め具を受ける凹部を有することを特徴とする請求項１４に記載のシール装置。
17. 前記保持リングが、前記支持部材内の所定の位置に前記保持リングを保持するように機能する保持部材を備えることを特徴とする請求項１３に記載のシール装置。
    

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