JP3968620B2

JP3968620B2 - ブラシ型シール装置

Info

Publication number: JP3968620B2
Application number: JP02897299A
Authority: JP
Inventors: 徹河野
Original assignee: イーグル・エンジニアリング・エアロスペース株式会社
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000227163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は分割タイプのブラシ型シール装置に関し、特に、隣接する分割片の隙間からの漏れを大幅に低減させることができるブラシ型シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来、航空機エンジンの高圧回転部や、ガスタービンの高圧回転部等をシールするシール装置として、図１４〜図１６に示すようなブラシ型シール装置が知られている。
【０００３】
すなわち、このブラシ型シール装置５１は、バックプレート５３とサイドプレート５４とからなる環状の保持部材５２と、保持部材５２に取り付けられる環状のブラシ５８とを具えている。
【０００４】
保持部材５２は、２つ以上の円弧状の分割片５５を組み合わせることで全体が環状に形成されるものであって、各分割片５５の周方向の両端面は保持部材５２の中心線に対して所定の角度で傾斜する傾斜面に形成されている。
【０００５】
各分割片５５には、金属材、合成樹脂材、セラミックス材、複合材等からなる細線を複数本束ねてその外周端部を固定金具６０で固定して円弧状に形成したブラシ片５９が、その外周縁部をバックプレート５３とサイドプレート５４との間で挟持されることで、取り付けられるようになっている。または、細線を複数本束ねてバックプレート５３とサイドプレート５４とで挟み込み、その外周縁部を溶接または接着等により固定する。そして、保持部材５２の分割片５５を組み合わせた際に、ブラシ片５９全体で全体が環状のブラシ５８が形成されるようになっている。
【０００６】
そして、保持部材５２を高圧回転部のハウジング６５側に固定し、ブラシ５８の先端部を回転軸７０側に接触させる（又はブラシ５８の先端部と回転軸７０との間に僅かな隙間を形成する）ことで、高圧回転部をシールすることができるものである。
【０００７】
しかしながら、上記のような構成のブラシ型シール装置５１にあっては、保持部材５２の分割片５５を組み合わせた際に、構造上、隣接する分割片５５、５５間に周方向に約１ｍｍ程度の隙間ａが形成されてしまう。このため、この隙間ａから流体の漏れが発生するおそれがある。
【０００８】
このような保持部材５２の隣接する分割片５５、５５間の周方向の隙間ａからの流体の漏れをなくすため、種々のタイプのブラシ型シール装置が提案されている。
【０００９】
図１７〜図１９に示すブラシ型シール装置７１は、保持部材７２の各分割片７５の周方向の両端部に軸方向に開口する切欠部７６、７７を設けて、分割片７５を組み合わせた際に、隣接する分割片７５、７５の切欠部７６、７７どうしが互いに重なり合うように構成したものである。
【００１０】
このような構成のブラシ型シール装置７１にあっては、隣接する分割片７５、７５の切欠部７６、７７どうしが互いに重なり合うことにより、隣接する分割片７５、７５間に周方向の隙間が形成されることはない。しかし、分割片７５を組み合わせた際に、切欠部７６、７７間に軸方向の隙間ｂが形成されてしまうため、この隙間ｂから流体の漏れが発生するおそれがある。また、隣接するブラシ片間に周方向の隙間ｃが形成されてしまうため、この隙間ｃから流体の漏れが発生するおそれがある。
【００１１】
また、図２０に示すブラシ型シール装置７１は、図１７〜図１９に示すものの変形例であって、隣接する一方の分割片７５の切欠部７６に溝を設けて、その溝内に筒状の弾性変形可能な弾性シール８０を嵌合させて、分割片７５を組み合わせた際に、切欠部７６、７７間に弾性シール８０が介在するように構成したものである。
【００１２】
このような構成のブラシ型シール装置７１にあっては、隣接する分割片７５、７５の切欠部７６、７７どうしが互いに重なり合うことにより、隣接する分割片７５、７５間に周方向の隙間が形成されることはない。また、切欠部７６、７７間に弾性シール８０が介在しているので、切欠部７６、７７間に軸方向の隙間が形成されることもない。しかし、隣接するブラシ片７９、７９間に周方向の隙間ｃが形成されてしまうため、この隙間ｃから流体の漏れが発生するおそれがある。
【００１３】
さらに、図２１〜図２３に示すブラシ型シール装置８１は、各分割片８５の周方向の両端部に周方向に開口するスリット８６を設けて、分割片８５を組み合わせた際に、隣接する分割片８５、８５のスリット８６、８６間に邪魔板９５を挿入するように構成したものである。
【００１４】
このような構成のブラシ型シール装置８１にあっては、邪魔板９５によって隣接する分割片８５、８５間の周方向の隙間を塞ぐことはできるものの、隣接するブラシ片８９、８９間に周方向の隙間ｃが形成されてしまうため、この隙間ｃから流体の漏れが発生するおそれがある。
【００１５】
さらに、図２４及び図２５に示すブラシ型シール装置１０１は、隣接する分割片間１０５、１０５に筒状の弾性変形可能な弾性シール１１０を溶接、接着等の方法によって介在させたものである。
【００１６】
このような構成のブラシ型シール装置１０１にあっては、弾性シール１１０によって隣接する分割片１０５、１０５間の周方向の隙間を塞ぐことはできるものの、隣接するブラシ片１０９、１０９間に周方向の隙間ｃが形成されてしまうため、この隙間ｃから流体の漏れが発生するおそれがある。
【００１７】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、隣接する分割片間の周方向及び軸方向の隙間を完全になくすことができるとともに、隣接するブラシ片間の周方向の隙間も完全になくすことができ、これによりシール性を大幅に向上させることができるブラシ型シール装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、２つ以上の分割片を組み合わせることで全体が環状に形成される保持部材と、複数本の細線を束ねたブラシ片とを具え、前記保持部材の各分割片に前記ブラシ片が取り付けられ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、ブラシ片全体で全体が環状のブラシが形成されるようになっているブラシ型シール装置において、前記ブラシ片の隣り合う連結面が軸方向へ同一位置に配列されていると共に、前記ブラシ片同士の細線を介して接合した連結部を有するように構成されるもので、前記保持部材の各分割片の周方向の両端部には軸方向上流側に開口する切欠部を設けるとともに、該切欠部内にブラシ片の連結端部面を位置させ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片の切欠部間に、複数本の細線を束ねたブラシ片を有する接続部材を、ブラシ片が各分割片側のブラシ片の連結端部面に軸方向に重なり合うように取り付けた手段を採用したものである。
また、２つ以上の分割片を組み合わせることで全体が環状に形成される保持部材と、複数本の細線を束ねたブラシ片とを具え、前記保持部材の各分割片に前記ブラシ片が取り付けられ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、ブラシ片全体で全体が環状のブラシが形成されるようになっているブラシ型シール装置において、前記ブラシ片の隣り合う連結面が軸方向へ同一位置に配列されていると共に、前記ブラシ片同士の細線を介して接合した連結部を有するように構成されるもので、前記保持部材の各分割片の周方向の両端部に周方向に開口するスリットを設けるとともに、該スリット内にブラシ片の周方向の連結端部面を位置させ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片のスリット間に、複数本の細線を束ねたブラシ片を有する接続部材を、ブラシ片が各分割片側のブラシ片の連結端部面に軸方向に重なり合うように取り付けた手段を採用したものである。
【００１９】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、隣接する分割片の切欠部間に、ブラシ片を有する接続部材を取り付けることにより、隣接する分割片のブラシ片間の周方向の隙間がなくなる。また、隣接する分割片のスリット間に、ブラシ片を有する接続部材を取り付けることにより、隣接する分割片のブラシ片間の周方向の隙間がなくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。図１〜図３には、この発明によるブラシ型シール装置の第１の実施の形態が示されていて、このブラシ型シール装置１１は、バックプレート１３とサイドプレート１４からなる保持部材１２と、保持部材１２に取り付けられるブラシ１８とから構成されている。
【００２１】
保持部材１２は、２つ以上の円弧状の分割片１５を組み合わせることによって全体が環状に形成されるものであって、各分割片１５の周方向の両端面は保持部材１２の中心線に対して所定の角度で傾斜する傾斜面に形成されている。
【００２２】
各分割片１５には、金属材、合成樹脂材、セラミックス材、複合材等からなる細線を複数本束ねてその外周端部を固定金具２０で固定して円弧状に形成したブラシ片１９が、その外周縁部をバックプレート１３とサイドプレート１４との間で挟持されることで、取り付けられるようになっている。
【００２３】
このブラシ型シール装置１１は、保持部材１２の分割片１５のバックプレート１３をサイドプレート１４よりも長く形成して、サイドプレート１４の両端に軸方向に開口する切欠部１７、１７をそれぞれ形成するとともに、隣接する分割片１５、１５の切欠部１７、１７間に接続部材２１を設けるように構成したものである。
【００２４】
接続部材２１は、板状のガイドプレート２２と、ガイドプレート２２の内側に設けられる複数本の細線を束ねてその外周端部を固定金具２３で固定して円弧状に形成したブラシ片２４とからなるものであって、ブラシ片２４は、固定金具２３をガイドプレート２２の内側の溝部２２ａに嵌合させることでガイドプレート２２に固定されるようになっている。
【００２５】
そして、上記のように構成した接続部材２１を隣接する分割片１５、１５の切欠部１７、１７間に設けることで、隣接する分割片１５、１５のブラシ片１９、１９間の周方向及び軸方向の隙間が接続部材２１側のブラシ片２４によって塞がれるとともに、使用時においては、接続部材２１が上流側の流体の圧力によってさらに強く分割片１５、１５側に押圧されることになるので、隣接する分割片１５、１５のブラシ片１９、１９間の周方向及び軸方向の隙間が完全になくなり、その隙間を介しての流体の漏れを完全に阻止することができるものである。
【００２６】
図４には、この発明によるブラシ型シール装置の第２の実施の形態が示されていて、このブラシ型シール装置１１は、隣接する分割片１５、１５の切欠部１７、１７間に、前記第１の実施の形態の接続部材２１と同様の構成の接続部材２１を設けるとともに、接続部材２１のガイドプレート２２を板ばね２５を介して両分割片１５、１５の切欠部１７、１７間に架設するように構成したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。
【００２７】
そして、この実施の形態に示すブラシ型シール装置１１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、隣接する分割片１５、１５のブラシ片１９、１９間の周方向及び軸方向の隙間が接続部材２１側のブラシ片２４によって塞がれるとともに、使用時においては、接続部材２１が上流側の流体の圧力によってさらに強く分割片１５、１５側に押圧されることになるので、隣接する分割片１５、１５のブラシ片１９、１９間の周方向及び軸方向の隙間が完全になくなり、その隙間を介しての流体の漏れを完全に阻止することができるものである。さらに、接続部材２１のガイドプレート２２を板ばね２５を介して両分割片１５、１５間に架設するようにしたので、接続部材２１を両分割片１５、１５間に安定して保持することができ、長期的に安定したシール性を発揮することができることになる。
【００２８】
図５〜図８には、この発明によるブラシ型シール装置の第３の実施の形態が示されていて、このブラシ型シール装置３１は、各分割片３５の両端部のサイドプレート３４側にそれぞれスリット３７を設けて、隣接する分割片３５、３５のスリット３７、３７間に接続部材４１を設けるように構成したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。
【００２９】
接続部材４１は、複数本の細線を束ねてその外周端部を固定金具４３で固定して円弧状に形成したブラシ片４４を有するものであって、ブラシ片４４をスリット３７、３７内に挿入した状態で、外周端部の固定金具４３を両分割片３５、３５のバックプレート３３の溝部３３ａとサイドプレート３４の溝部３４ａとの間に嵌合させることで、両分割片３５、３５間に固定されるものである。
【００３０】
そして、このように隣接する分割片３５、３５のスリット３７、３７間にブラシ片４４を有する接続部材４１を取り付けることによって、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が接続部材４１のブラシ片４４によって塞がれるとともに、使用時においては、接続部材４１が上流側の流体の圧力によってさらに強く分割片３５、３５側に押圧されることになるので、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が完全になくなり、その隙間を介しての流体の漏れを完全に阻止することができるものである。
【００３１】
図９〜図１２には、この発明によるブラシ型シール装置の第４の実施の形態が示されていて、このブラシ型シール装置３１は、接続部材４１を、複数本の細線を束ねて外周端部を固定金具４３で固定して円弧状に形成したブラシ片４４と、ブラシ片４４の幅方向の両面を挟持する２枚の板状の薄板４５、４５とで構成したものであって、その他の構成は前記第３の実施の形態に示すものと同様である。
【００３２】
そして、この実施の形態に示すものにあっても、前記第３の実施の形態に示すものと同様に、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が接続部材４１のブラシ片４４によって塞がれるとともに、使用時においては、接続部材４１が上流側の流体の圧力によってさらに強く分割片３５、３５側に押圧されることになるので、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が完全になくなり、その隙間を介しての流体の漏れを完全に阻止することができるものである。さらに、接続部材４１のブラシ片４４を２枚の薄板４５、４５で挟持しているので、ブラシ片４４を束ねた状態に安定して保持することができることになり、長期的に安定したシール性を発揮することができることになる。
【００３３】
図１３には、この発明によるブラシ型シール装置の第５の実施の形態が示されていて、このブラシ型シール装置３１は、接続部材４１の薄板４５と分割片３５との間に弾性変形可能なバネ部材４６を設けたものであって、その他の構成は前記第４の実施の形態に示すものと同様である。
【００３４】
そして、この実施の形態に示すものにあっても、前記第４の実施の形態に示すものと同様に、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が接続部材４１のブラシ片４４によって塞がれるとともに、使用時においては、接続部材４１が上流側の流体の圧力とバネ部材４６のばね力との協働によってさらに強く分割片３５、３５側に押圧されることになるので、隣接する分割片３５、３５のブラシ片３９、３９間の周方向及び軸方向の隙間が完全になくなり、その隙間を介しての流体の漏れを完全に阻止することができるものである。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は請求項１のように構成したことにより、保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片のブラシ片間の隙間が、隣接する分割片の切欠部間に取り付けた接続部材のブラシ片によって塞がれることになる。さらに、請求項２のように構成したことにより、保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片のブラシ片間の隙間が、隣接する分割片のスリット間に取り付けた接続部材のブラシ片によって塞がれることになる。したがって、隣接する分割片間の周方向及び軸方向の隙間を完全になくすことができるとともに、隣接する分割片のブラシ片間の周方向及び軸方向の隙間を完全になくすことができることになるので、これらの隙間を介しての流体の漏れがなくなり、シール性を大幅に高めることができることになる。さらに、使用中においては、上流側からの流体の圧力によって、分割片の切欠部内のブラシ片間に接続部材のブラシ片が押圧され、又は分割片のスリット内のブラシ片間に接続部材のブラシ片が押圧されることになるので、さらにシール性が高められることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるブラシ型シール装置の第１の実施の形態を示した部分拡大平面図である。
【図２】図１に示すもののＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図４】この発明によるブラシ型シール装置の第２の実施の形態を示した下面図（内周側から見た説明図）である。
【図５】この発明によるブラシ型シール装置の第３の実施の形態を示した部分拡大平面図である。
【図６】図５に示すもののＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図５に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図８】接続部材の説明図である。
【図９】この発明によるブラシ型シール装置の第４の実施の形態を示した部分拡大平面図である。
【図１０】図９に示すもののＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図９に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図１２】接続部材の説明図である。
【図１３】この発明によるブラシ型シール装置の第５の実施の形態を示した下面図（内周側から見た説明図）である。
【図１４】従来のブラシ型シール装置の第１の例を示した部分拡大平面図である。
【図１５】図１４に示すもののＥ−Ｅ線断面図である。
【図１６】図１４に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図１７】従来のブラシ型シール装置の第２の例を示した部分拡大平面図である。
【図１８】図１７に示すもののＦ−Ｆ線断面図である。
【図１９】図１７に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図２０】従来のブラシ型シール装置の第３の例を示した下面図（内周側から見た説明図）である。
【図２１】従来のブラシ型シール装置の第４の例を示した部分拡大平面図である。
【図２２】図２１に示すもののＧ−Ｇ線断面図である。
【図２３】図２１に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【図２４】従来のブラシ型シール装置の第５の例を示した部分拡大平面図である。
【図２５】図２４に示すものの下面図（内周側から見た説明図）である。
【符号の説明】
１１、３１、５１、７１、８１、１０１……ブラシ型シール装置
１２、３２、５２、７２、８２、１０２……保持部材
１３、３３、５３、７３、８３、１０３……バックプレート
１４、３４、５４、７４、８４、１０４……サイドプレート
１５、３５、５５、７５、８５、１０５……分割片
７、１７、７６、７７……切欠部
１８、３８、５８、７８、８８、１０８……ブラシ
１９、２４、３９、４４、５９、７９、８９、１０９……ブラシ片
２０、２３、４０、４３、６０……固定金具
２１、４１……接続部材
２２……ガイドプレート
２２ａ、３３ａ、３４ａ……溝部
２５……板ばね
３７、８６……スリット
４５……薄板
４６……ばね部材
６５……ハウジング
７０……回転軸
８０、１１０……弾性シール
９５……邪魔板
ａ、ｂ、ｃ……隙間

Claims

２つ以上の分割片を組み合わせることで全体が環状に形成される保持部材と、複数本の細線を束ねたブラシ片とを具え、前記保持部材の各分割片に前記ブラシ片が取り付けられ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、ブラシ片全体で全体が環状のブラシが形成されるようになっているブラシ型シール装置において、
前記ブラシ片の隣り合う連結面が軸方向へ同一位置に配列されていると共に、前記ブラシ片同士の細線を介して接合した連結部を有するように構成されるもので、
前記保持部材の各分割片の周方向の両端部には軸方向上流側に開口する切欠部を設けるとともに、該切欠部内にブラシ片の連結端部面を位置させ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片の切欠部間に、複数本の細線を束ねたブラシ片を有する接続部材を、ブラシ片が各分割片側のブラシ片の連結端部面に軸方向に重なり合うように取り付けたことを特徴とするブラシ型シール装置。
２つ以上の分割片を組み合わせることで全体が環状に形成される保持部材と、複数本の細線を束ねたブラシ片とを具え、前記保持部材の各分割片に前記ブラシ片が取り付けられ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、ブラシ片全体で全体が環状のブラシが形成されるようになっているブラシ型シール装置において、
前記ブラシ片の隣り合う連結面が軸方向へ同一位置に配列されていると共に、前記ブラシ片同士の細線を介して接合した連結部を有するように構成されるもので、
前記保持部材の各分割片の周方向の両端部に周方向に開口するスリットを設けるとともに、該スリット内にブラシ片の周方向の連結端部面を位置させ、前記保持部材の分割片を組み合わせた際に、隣接する分割片のスリット間に、複数本の細線を束ねたブラシ片を有する接続部材を、ブラシ片が各分割片側のブラシ片の連結端部面に軸方向に重なり合うように取り付けたことを特徴とするブラシ型シール装置。