JP3086740B2 - 分割ブラシシール及びその製造方法 - Google Patents
分割ブラシシール及びその製造方法Info
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Description
特にブラシシールのターボ機への適用に関する。
の隣接環状流体容量を軸方向に分離するのに有効であ
る。例えば、軸流ガスタービンエンジンは、代表的に
は、複数個のそのような隣接する容量をもっており、そ
のような機械では、機械の運転中に所定の流体容量及び
/または圧力を維持することが望ましい。
について周方向に配置されかつその回転軸の面に対して
支持する可撓性分離部であって、その軸とその対応する
対抗面にかかっている分離部を採用することによって、
この分離効果を与えている。ブラシシールによる効果的
な分離は、熱及び遠心成長を収容し、それによって、そ
の分離部の面を横切る流体内流または外流を制限または
防止することにより、所望の流体容量及び圧力を維持す
ることによって、広い動作範囲にわたって生じる。
ぎっしりと詰められた剛毛を保持する一対の環状形板か
ら成る閉環状構造を有している。それらの剛毛は、それ
らがシール及び軸の回転軸に向かって径方向内側に突き
出るようにして、その環状体回りに周方向に配列されて
いる。同様に、外方向に面しているブラシシールの外方
向に面している剛毛が、そのシールの径方向外側に配置
された構造の内面を押圧している。
ラシシールは、そのシールを指定された軸方向位置へシ
ャフトに沿って軸方向に摺動させ、その後それをその位
置で適切な補助器具及び保持方法を用いて静的構造に対
して固定することによって、回転可能なシャフト回りに
組み込まれる。この組み込み方法では、近づくことので
きるシャフト端と指定されたブラシシール位置との間の
中間位置に配置されている関連するハードウェアととも
にシャフト配設機械素子を、多くの時間をかけて取り除
く必要がある。
その製造方法を提供することにある。
複数個の板の共通軸に向かって径方向内側に伸びている
複数個のぎっしりと詰められた剛毛をサンドウィッチ状
に挟んでいる2個の環状板から構成される。これらの剛
毛は、いずれかの環状板に関して一定の周方向斜角で配
列される。さらに、環状背板の内径よりも大きな内径を
有する環状側板は、その内径から径方向内側に伸びてい
る複数個のタブを含んでいる。本発明によれば、これら
のタブは、環状背板の内径に実質的に等しい直径まで伸
びている。
れた剛毛を同軸のサンドウィッチ状にした後、得られる
集合体が、単一のブラシシールを効果的に形成するよう
にその外周において一緒に溶接される。シールの周方向
位置にあるサンドウィッチ状態の板、剛毛及びタブが、
その後一緒に溶接される。その溶接は、タブの径方向内
端からシールの最外径まで延びている。電子ビーム溶接
機によって生成された溶接領域は、局所剛毛斜角に対し
て実質的に平行である。得られる溶接領域は、その後、
長さ方向に分岐される。ここで、その分岐は、剛毛斜角
に関して実質的に平行であり、さらにその溶接領域の一
部分は、得られるシールの各エッジによって長さ方向に
保持される。
ラシシールが上述のようにして組み立てられ、その後、
サンドウィッチ状の板、剛毛及びタブがシールの各周タ
ブ位置で溶接され、2個の実質的に平行な溶接が、タブ
の径方向内端からシールの最外径まで長さ方向に配置さ
れる。ここで、各タブ上の溶接領域は、局所な剛毛斜角
に実質的に平行である。その後、そのシールは、溶接領
域間で長さ方向に分岐される。ここで、その分岐は、局
所剛毛斜角に関して実質的に平行である。
に切断することによって、分割シールは再組み立て時に
常に完全なリングを形成する。したがって、ひずみ曲り
や他の形状変化が避けられ、あるいは最小化される。
向に隣接している環状容積を仕切るためのブラシ10を
示している。そのブラシ10は、環状側板25から軸方
向に空間的に離された環状背板20を備えているととも
に、それらの板の間に挟まれた複数個のぎっしりと詰め
られた剛毛30を有している。剛毛30は、側板25に
関して、並びに背板20と側板25の同軸中心線に関し
て、並びに背板20と側板25の同軸中心線に関して、
一定の周方向斜角をなして径方向内側に延びている。
2よりも大きな内径27を有している。環状背板20及
び環状側板25の外径24及び29は、それぞれ、環状
背板20及び環状側板25の一対の外径24及び29の
円周溶接部を収容するような大きさになっている。図4
に示されたこの集合体の断面は、それぞれ、環状背板2
0大きさに環状側板25の外径24,29における外周
溶接40によって一緒に結合された複数個のぎっしりと
詰められた径方向内側に伸びている剛毛30をサンドウ
ィッチ状に挟んでいる環状背板20及び環状側板25を
示している。
されたシール部の拡大図を示している。径方向内側に伸
びているタブ32は、環状側板25の内径27から内側
に環状背板20の内径22に向かって長さ方向に伸び、
それらの間に複数個のぎっしりと詰められた径方向内側
に伸びている剛毛30をサンドウィッチ状に挟んでい
る。タブ32は、環状側板25の内径27から環状側板
25の一体型細部である径方向内側タブ端部34まで伸
びている一定幅aaを有する。
及び環状側板25は、インコネル625などの高強度、
高温の鋼合金から作られる。本発明によれば、サンドウ
ィッチ状に挟まれた板20,25、剛毛30及びタブ3
2は、図2に示されるように、シールの円周タブ位置に
おいて一緒に溶接されている。効果的な溶接は、板2
0,25、剛毛30、及びタブ32を、図5に示される
効果的溶接深さccで、一緒に熔融することである。そ
の効果物としての溶接領域50は、径方向内側タブ端部
34から、前述した結果的に作られた外周溶接40にお
ける、すなわちシール10の最外径24,29まで、長
さ方向に伸びている。図5に示されたこの溶接集合体の
断面は、長さ方向に伸びている分岐溶接領域50を示し
ている。
る溶加材も使用せずに溶接作業を実行する電子ビーム溶
接機(または同様の熔融方法)によって作られる。その
溶接機の単一パスまたは多パスによって生成される、比
較的細く、深く貫通している0.050インチ深さの単
一パス電子ビーム溶接は、内側タブ端部34とシール1
0の円周溶接40との間に、比較的細い溶接幅bbを与
える。さらに、その溶接領域50は、溶接領域50を通
して、次の分岐4−4を収容するに充分広くなってい
る。ここで、その溶接領域50の一部分は、各生成エッ
ジ52によって長さ方向に保持される。好ましくは、分
岐4−4は、局所剛毛斜角にある溶接領域50によって
生じ、それによってすぐ隣りの分岐領域を越える剛毛損
失を無くしている。その結果物であるシールエッジ52
が図3に示されている。
ナショナル(Haynes International)(インディアナ州
ココモ)によって提供されているような0.0028イ
ンチ径の鋼鉄線から構成され、その剛毛パッキンの軸方
向厚は、工業計測によればほぼ0.030インチであ
る。剛毛30の周方向斜角は、環状側板25の内径27
に対して公称上45度にある。45から33.7インチ
の範囲にある外径を有するブラシシール10が、本発明
の方法によって生産された。また、この大きな範囲の外
にあるシールも、同様に生産可能であると思われる。
質的に類似の溶接領域50が、第1溶接領域50に実質
的に平行な方向において、円周に配置されたタブ32に
作られる。その後、シール10が、局所剛毛斜角で、か
つそれぞれ同様の周位置で、それらの間に配設された非
溶接領域によって分岐され、分割シール10が作られ
る。
は、複数個の径方向外側に伸びている剛毛30を有する
分割ブラシシール100を示し、前述した方法によって
生産可能である。この外方向に伸びているブラシシール
100は、それぞれ、環状側板25及び環状背板20の
内径27,22における内周溶接42によって一緒に結
合されている複数個のぎっしりと詰められた径方向外側
に伸びている剛毛をサンドウィッチ状に挟んでいる環状
側板25及び環状背板20から構成されている。この構
造では、環状側板25の外径29から径方向外側に伸び
ているタブ32は、環状背板20の外径24に配設され
た外部タブ端部36を有する。溶接領域50が、径方向
外側のタブ端部36からシール100の最内径22,2
7までタブ32に沿って、すなわち、得られる内周溶接
42、溶接領域50、及び局所剛毛斜角に作られた次の
分岐4−4の位置に、長さ方向に生成される。
よって作成された4個の部分(セグメント)を示してい
るが、いわゆる当業者であればどのような数のセグメン
トもここに示された方法で作成され得るし、多ブラシシ
ールセグメントのいかなるその様な構造も本発明の範囲
内にある。さらに、本発明は、それぞれ90度円弧の4
個の同等なブラシシールセグメントを持つものについて
示されているが、様々な角度の円弧のセグメントを有す
る特別な構造も、本発明の方法を用いて作成され得る。
さらに、本発明の目的は、油貯槽の大容量容器など、静
的な製品にも適用され得る。
を構成する方法が開示された。本発明によれば、環状背
板20が挿入され、第1の集合体取付具(図示せず)に
よって保持される。複数個の剛毛30は、それらの剛毛
30が環状背板20の内径22に関して共通の周方向斜
角を持つように環状背板上で組み立てられる。環状背板
について円周に配置された複数個のタブ32を有し、環
状側板25の内径27から径方向内側に伸びている環状
側板25は、剛毛30を環状背板20にサンドウィッチ
状に挟んでいる。剛毛30は、初め、ほぼ0.030イ
ンチだけ最外板径24を越えて径方向外側に伸び、それ
によって、初期の単一ブラシシール構造を形成する次の
外周シール溶接40に必要な充分な主材料を与える。電
子ビーム溶接によって外径24,29において一緒に溶
接されるサンドウィッチ状素子20,30,25に、予
め選択された圧力が加えられ、それによって単一ブラシ
シールが作成される。電子ビーム溶接は、さらに、径方
向内部タブ端部34から円周溶接40まで長さ方向に形
成され、それにより板20,25、剛毛30、及びタブ
32を一緒に融合させる。その結果の溶接領域50は、
前述の方法で、局所剛毛斜角に沿って分岐され、それに
よって、溶接領域の一部分が、それぞれの得られるエッ
ジによって長さ方向に保持される。剛毛及び板の得られ
るエッジ及び面は、その後要求通りに微調整され、仕上
げられる。
法の特別な利点は、セグメントが切断されるべき完全な
環状シールから生ずる。完全なシールをセグメントに切
断することによって、分割シールは、再組み立て時に常
に完全なリングを形成するので、ひずみ曲りや他の形状
変化が避けられ、あるいは最小化される。
る。
る。
である。
である。
Claims (9)
- 【請求項1】 内径、外径、及び中心線を有する環状背
板と、上記環状背板の内径よりも大きな内径、外径、及
び中心線を有し、それらの同軸板が、環状側板に関して
一定の周方向斜角で径方向内側に伸びている複数個の周
方向に配列された剛毛を、サンドウィッチ状に挟んでい
る当該環状側板と、上記環状側板の内径から径方向内側
に伸びているタブとを備え、上記環状背板及び環状側板
が、それぞれ、各部分が2つの周方向に配置された溶接
領域によって境界を制限された複数個の隣接する環状部
分から構成され、上記各溶接領域がサンドウィッチ状
板、剛毛、及び径方向内側に伸びているタブの横断面を
融合しており、さらに上記各溶接領域が上記タブの径方
向内側からシールの最外径まで長さ方向に伸びているこ
とを特徴とする分割ブラシシール。 - 【請求項2】 請求項1に記載のブラシシールにおい
て、上記溶接領域が局所剛毛斜角に対して実質的に平行
な方向に伸びていることを特徴とする分割ブラシシー
ル。 - 【請求項3】 請求項1に記載のブラシシールにおい
て、上記タブが上記環状背板の内径近傍に伸びているこ
とを特徴とする分割ブラシシール。 - 【請求項4】 内径、外径及び軸方向中心線を有する環
状背板と、上記環状背板の内径よりも大きな内径及びそ
こから伸びている複数個の径方向内側に伸びているタブ
を有する環状側板とを備え、上記環状側板は、さらに外
径及び軸方向中心線を有し、上記同軸板が、上記環状側
板に関して一定の周方向斜角で径方向内側に伸びている
複数個の周方向に配列された剛毛を、サンドウィッチ状
に挟んでいる構造の分割ブラシシールの製造方法におい
て、(a)上記サンドウィッチ状板、剛毛、及びタブ
を、シールの周方向位置において一緒に溶接する段階を
有し、ここで、溶接領域は、タブの径方向内端からシー
ルの最外径まで伸びており、上記溶接領域は、剛毛斜角
に対して実質的に平行であり、さらに(b)上記シール
を上記溶接領域を通して長さ方向に分岐する段階を有
し、ここで上記分岐は局所斜角に関して実質的に平行で
あるとともに、上記溶接領域の一部分は、各結果的に得
られるエッジによって長さ方向に保持されていることを
特徴とする製造方法。 - 【請求項5】 内径、外径及び軸方向中心線を有する環
状背板と、上記環状背板の内径よりも大きな内径及びそ
こから伸びている複数個の径方向内側に伸びているタブ
を有する環状側板とを備え、上記環状側板は、さらに外
径及び軸方向中心線を有し、上記同軸板が、上記環状側
板に関して一定の周方向斜角で径方向内側に伸びている
複数個の周方向に配列された剛毛を、サンドウィッチ状
に挟んでいる構造の分割ブラシシールの製造方法におい
て、(a)上記サンドウィッチ状板、剛毛、及びタブ
を、シールの周方向位置において、そこを通して長さ方
向に配置された2個の実質的に平行な溶接とともに一緒
に溶接する段階を有し、ここで上記平行溶接領域は、タ
ブの径方向内端からシールの最外径まで長さ方向に伸び
ているとともに、上記溶接領域は、剛毛斜角に対して実
質的に平行であり、さらに(b)上記シールを上記溶接
領域間で長さ方向に分岐する段階を有し、ここで上記分
岐は、局所剛毛斜角に関して実質的に平行であることを
特徴とする製造方法。 - 【請求項6】 請求項4に記載の方法において、さらに
上記サンドウィッチ状の板及び剛毛を、上記シールの外
径において周方向に溶接する段階を有することを特徴と
する製造方法。 - 【請求項7】 請求項5に記載の方法において、さらに
上記サンドウィッチ状の板及び剛毛を、上記シールの外
径において周方向に溶接する段階を有することを特徴と
する製造方法。 - 【請求項8】 内径、外径及び軸方向中心線を有する環
状背板と、上記環状背板の外径よりも小さな外径及びそ
こから伸びている複数個の径方向外側に伸びているタブ
を有する環状側板とを備え、上記環状側板は、さらに内
径及び軸方向中心線を有し、上記同軸板が上記環状側板
に関して一定の周方向斜角で径方向外側に伸びている複
数個の周方向に配列された剛毛をサンドウィッチ状に挟
んでいる構造の分割ブラシシールの製造方法において、
(a)上記サンドウィッチ状板、剛毛、及びタブを、シ
ールの周方向位置において一緒に溶接する段階を有し、
ここで、溶接領域は、タブの径方向内端からシールの最
外径まで伸びており、上記溶接領域は、剛毛斜角に対し
て実質的に平行であり、さらに(b)上記シールを上記
溶接領域を通して長さ方向に分岐する段階を有し、ここ
で上記分岐は局所斜角に関して実質的に平行であるとと
もに、上記溶接領域の一部分は、各結果的に得られるエ
ッジによって長さ方向に保持されていることを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項9】 請求項10に記載の方法において、さら
に上記サンドウィッチ状板及び剛毛を、上記シールの外
径において周方向に溶接する段階を有することを特徴と
する製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US658,943 | 1991-02-21 | ||
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