JP2013032844A - ブラシシール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の修理サイクルにわたってブラシシールの再使用を可能とし、ガスタービンの保守コストを低減する。
【解決手段】ブラシシール組立体１０であって、環状スロット１４を定める一対の環状板１１，１２であって、スロットに対して開口した半径方向外側のチャンバ１５を定める、一対の環状板と、環状ブラシシール１３であって、毛１６と毛を互いに溶接することで環状ブラシシールの外周に形成された拡張部１７とを有し、ブラシシールは、拡張部がチャンバ内に保持された状態でスロットをとおって延び、一対の環状板の一方１２の少なくとも一部は延長部を有し、他方の板１１の上で変形されて、一対の板を互いに保持して組立体を形成し、一対の板の一方１２がスロットの領域に平坦面を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシシール組立体に関する。

ブラシシールは、一般に、例えば、ガスタービンエンジンにおいて、ステータと回転シャフトとの間をシールするために使用される。ブラシシールの毛は、一対の板の間から自由端部が突出するように延びる場合が多く、通常、毛と板とを溶接して単一の組立体とする。この仕組みにより、取り扱い及び組み立てを容易にすることが可能となり、非常に正確な外径をユニットに提供できる。

しかしながら、使用中には毛が磨耗し、時折、シールの交換が必要となる。板は相当に高価な合金で形成されるため、これは、非常に高いガスタービン所有コストを発生させる恐れがある。

ＥＰ−Ａ−０９１１５５４Ａ号公報では、二枚の板間にブラシシール要素をクランプする可能性を示しているが、その後、取り付け手段により板を共に保持しており、これにより、組み立て及び交換の問題が生じる。

本発明によれば、以下のような態様が提供される。すなわち、ブラシシール組立体であって、間に環状スロットを定める一対の環状板であって、前記スロットに対して開口した半径方向外側のチャンバを定める、一対の環状板と、環状ブラシシールであって、前記環状ブラシシールの外周に形成された拡張部と、を有する環状ブラシシールと、を含み、前記ブラシシールは、前記拡張部が前記チャンバ内に保持された状態で前記スロットをとおって延び、前記一対の板の一方の少なくとも一部は、他方の板の上で変形されて、前記一対の板を互いに保持して組立体を形成し、前記組立体は、前記一対の板の一方が前記スロットの領域に平坦面を有することを特徴とする。および／または、前記板の他方は、前記毛を前記平坦面領域に対して局所的に締め付けて前記毛を保持する部分を有する。または、拡張部は、前記毛に対して非対称である。

一実施形態において、一方の板は、Ｌ字断面部材の第一の脚部により形成され、前記延長部は、他の部分により形成される。

任意の実施形態において、一方の板の前記一部は、局所変形により形成してよく、好ましくは、少なくとも二部分を変形させる。

したがって、一般には、多数のタブを、延長部の当初環状である部分から変形させ、二枚の板を共に配置及び保持する。ブラシシールを交換する必要がある時には、タブを機械加工により取り除き、新たなブラシシールを設置することができる。更に、タブは、その後、延長部の以前には変形されていない部分から形成可能である。これにより、他方の板を多数の修理サイクルにわたって再使用可能となり、変形部分又はタブを形成するのに十分な未変形材料が存在しなくなるまで、一枚の板を再使用できる。

そして、別の態様によれば、本発明は、上記のように定義したシールを修復する方法であって、
（ａ）前記部分的な一部を除去または解放することにより前記一対の板を解放する工程と、
（ｂ）新たなブラシシールを挿入する工程と、
（ｃ）前記一方の板の少なくとも一つの異なる部分を前記他方の板上で変形させることにより、前記一対の板を共に保持する工程と、を含む方法を提供する。

上述したように、殆どの事例では、除去のステップは、機械加工により行う必要があると考えられる。

更に、一方の板は、必要な配置の度合いによっては、延長部の全周囲において変形可能であると理解される。そうした場合、一方の板は犠牲となるが、他方の板は、依然として再使用可能である。

本発明は上記のように定義されているが、上述した特徴又は以下の説明における特徴の任意の発明的な組み合わせが含まれると理解するべきである。

本発明は、多数の方法において実行し得るものであり、以下、具体的な実施形態を、一例として、以下の添付図面を参照して説明する。

環状ブラシシール組立体の一部を通る部分径方向断面図である。 別の実施形態の対応する図である。 第三の実施形態の対応する図である。

このように、おおまかには１０により示すブラシシール組立体は、前板１１と、後板１２と、ブラシシール１３とを含む。

それらの板は、半径方向内側端部（図示なし）において開口した、半径方向に延びるスロット１４と、スロット１４に対して開口した外周環状チャンバ１５とを定める。これは、機械加工コストを低減すると共に、特に、以下に述べるクランプ機能に適したものとなる。ブラシシール１３の毛１６は、毛の端部を共に溶接することで形成された拡張非対称根状部１７により互いに接合される。根状部１７は、おおまかには断面が長方形であり、スロット１４の外周部を形成する開口部１４ａを通過しないように寸法を定める。チャンバ１５内では、根状部１７が開口部を介して引き出しが可能となるほどに回転するのを防止するために、開口部１４ａの何れかの側に座部１８及び１９が形成されることに留意されたい。

板１１及び１２のそれぞれは、全体にＬ字形の径方向断面を有し、板１１は、板１２上に形成された傾斜肩部２１に係合するタブ２０ａを形成するために局所的に内側へ変形させることが可能な環状延長部、すなわち脚部２０を有するようになる。この固定により、板１１の突起部２２は、毛１６を板１２に対して締め付けることで板１２に対してクランプする。タブ２０ａは、約１２０°の間隔をあけて配されると好都合となり得る。

その後、毛１６が磨耗した時には、組立体１０をガスタービンから取り外し、タブ２０ａを機械加工により除去して組立体を分解できる。新たなブラシシール１３を挿入し、脚部２０の未形成部に新たなタブ２０ａを形成することで板を再結合させることができる。最終的には新たな前板１１を提供する必要が生じるが、後板は、更に再利用できる。板１１及び１２が作成される合金は高価であり、シールは通常１メートル以上の直径を有し得るため、この再利用は、ブラシシール組立体の所有コストを大幅に低減する。

図２及び３は、後板１２の面１２ａが毛固定領域と、スロット１４の領域との両方で平坦となる別の実施形態を示す。これらの場合、スロット１４により定められるチャンバ１５は、完全に前板１１内に存在し、後板１２は単純に一枚の壁を定める状態となる。この手法は、ブラシシール１３を保持するのが困難であるように思われることから意外な手法といえる。しかしながら、毛のクランプにより、この手法は特に有効となる。

単に局所的なタブ２０ａを有する代わりに、板１１、１２は、延長部２０全体で回転させることにより、全周囲に渡って互いに接合できる。

そして、別の態様によれば、本発明は、上記のように定義したシールを修復する方法であって、
（ａ）一または複数の前記一部を除去または解放することにより前記一対の板を解放する工程と、
（ｂ）新たなブラシシールを挿入する工程と、
（ｃ）前記一方の板の少なくとも一つの異なる部分を前記他方の板上で変形させることにより、前記一対の板を共に保持する工程と、を含む方法を提供する。

単に局所的なタブ２０ａを有する代わりに、板１１、１２は、延長部２０全体で回転させることにより、全周囲に渡って互いに接合できる。
なお、本発明は、以下のような態様で実現することもできる。
［適用例１］ ブラシシール組立体であって、
間に環状スロットを定める一対の環状板であって、前記スロットに対して開口した半径方向外側のチャンバを定める、一対の環状板と、環状ブラシシールであって、毛と、前記毛を互いに溶接することで前記環状ブラシシールの外周に形成された拡張部と、を有する環状ブラシシールと、を含み、
前記ブラシシールは、前記拡張部が前記チャンバ内に保持された状態で前記スロットをとおって延び、前記一対の板の一方の少なくとも一部は延長部を有し、前記延長部は、他方の板の上で変形されて、前記一対の板を互いに保持して組立体を形成し、前記組立体は、前記一対の板の一方が前記スロットの領域に平坦面を有することを特徴とする、ブラシシール組立体。
［適用例２］ 前記板の他方は、前記毛を前記平坦面領域に対して局所的に締め付けて前記毛を保持する部分を有するブラシシール組立体。
［適用例３］ 適用例１又は２のブラシシール組立体であって、
拡張部は、前記毛に対して非対称である、ブラシシール組立体。
［適用例４］ 前記各適用例のいずれかの組立体であって、
前記一方の板は、Ｌ字断面部材の第一の脚部により形成され、前記延長部は他の部分により形成される、組立体。
［適用例５］ 前記各適用例のいずれかの組立体であって、
前記一方の板の前記一部は、局所変形により形成される、組立体。
［適用例６］ 前記各適用例のいずれかのシールを修復する方法であり、
（ａ）一または複数の前記一部を除去または解放することにより前記一対の板を解放する工程と、
（ｂ）新たなブラシシールを挿入する工程と、
（ｃ）前記一方の板の少なくとも一つの異なる部分を前記他方の板上で変形させることにより、前記一対の板を共に保持する工程と、を含む方法。
［適用例７］ 適用例６の方法であって、
少なくとも二つの部分が異なる、方法。
［適用例８］ 適用例６の方法であって、
前記除去の工程は、機械加工により実行される、方法。

Claims (8)

1. ブラシシール組立体であって、
   間に環状スロットを定める一対の環状板であって、前記スロットに対して開口した半径方向外側のチャンバを定める、一対の環状板と、環状ブラシシールであって、毛と、前記毛を互いに溶接することで前記環状ブラシシールの外周に形成された拡張部と、を有する環状ブラシシールと、を含み、
   前記ブラシシールは、前記拡張部が前記チャンバ内に保持された状態で前記スロットをとおって延び、前記一対の板の一方の少なくとも一部は延長部を有し、前記延長部は、他方の板の上で変形されて、前記一対の板を互いに保持して組立体を形成し、前記組立体は、前記一対の板の一方が前記スロットの領域に平坦面を有することを特徴とする、ブラシシール組立体。
2. 前記板の他方は、前記毛を前記平坦面領域に対して局所的に締め付けて前記毛を保持する部分を有するブラシシール組立体。
3. 請求項１又は２記載のブラシシール組立体であって、
   拡張部は、前記毛に対して非対称である、ブラシシール組立体。
4. 前記各請求項のいずれかに記載の組立体であって、
   前記一方の板は、Ｌ字断面部材の第一の脚部により形成され、前記延長部は他の部分により形成される、組立体。
5. 前記各請求項のいずれかに記載の組立体であって、
   前記一方の板の前記一部は、局所変形により形成される、組立体。
6. 前記各請求項のいずれかに記載のシールを修復する方法であり、
   （ａ）一または複数の前記一部をレビューしまたは解放することにより前記一対の板を解放する工程と、
   （ｂ）新たなブラシシールを挿入する工程と、
   （ｃ）前記一方の板の少なくとも一つの異なる部分を前記他方の板上で変形させることにより、前記一対の板を共に保持する工程と、を含む方法。
7. 請求項６記載の方法であって、
   少なくとも二つの部分が異なる、方法。
8. 請求項６記載の方法であって、
   前記除去の工程は、機械加工により実行される、方法。

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