JP4054607B2 - 板ブラシシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸と相対変位する相対部品との間をシールする板ブラシシールに関する。
更に詳しくは、例えば、航空機、ガスタービン等の回転軸と相対変位する相対部品との間をシールする板ブラシシールの改良技術に係わるものである。
【０００２】
本発明に関する先行技術には、図１５に示すブラシシール装置１００Ａが存在する。
図１５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１００Ａの断面図である。このケーシング１１０は、蒸気タービンやガスタービン等の固定側の部品となるものである。そして、ブラシシール装置１００Ａはケーシング１１０に取り付けられて回転軸１２０との間を仕切って被密封流体をシールしている。
【０００３】
図１５において、ブラシシール装置１００Ａは、リング状に形成されて、ケーシング１１０の取付溝部１１２に取り付けられる。このブラシシール装置１００Ａ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が円周に沿ってある厚さに束ねられて壁状に配列され、一端部が結合されて取付部１０４を形成している。又、ブラシシール１０９の自由端面１０５は回転軸１２０に対向して配置される。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、何十万本となる。
【０００４】
このブラシシール１０９の側面には、環状に形成された背板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おり、この背板１０２は被密封流体の圧力を受けて剛毛１０１が変形しないように支持している。
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側を狭持している。この保持板１０３は、ブラシシール１０９の自由端側が動きの自由度を発揮できるように径方向の幅が狭くされてブラシシール１０９を被密封流体側に露出させている。
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を成している。
【０００５】
図１５の直線状の剛毛１０１は、回転軸１２０の径方向に対して回転軸１２０の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１５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。
【０００６】
又、ブラシシール１０９は、剛毛１０１がある厚さの束にされて周方向に沿って配列されている。そして、ブラシシール１０９の自由端面１０５は、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。
【０００７】
上述のごとく構成されたブラシシール装置１００Ａ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１６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。
この状態で、被密封流体の圧力が高圧Ｐ１の場合には、図１５に示すように、低圧Ｐ２との差圧（Ｐ１−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。このために回転軸１２０は、ブラシシール１０９と圧接して互いに摩耗することになる。
【０００８】
図１７は、図１５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。
この図１５と図１７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１７の様に配列されている各剛毛１０１は、図１８に示すように剛毛１０１間の間隙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、設定された傾斜角度よりも小さくするように変位しようとするので、剛毛１０１の先端部は、回転軸１２０とますます接触状態を強めるから圧接力を更に増加させて摩耗することになる。
【０００９】
この様な状態で、ブラシシール１０１の一部の周面が回転軸１２０に圧接した位置に対し（図１６の状態）、１８０度の径方向反対側は剛毛１０１の自由端面１０５と回転軸１２０との間に隙間Ｃが生じる。つまり、図１５の仮想線で示す回転軸１２０のように揺動して、大きな隙間Ｃが生じると共に、この間隙Ｃから被密封流体の漏れが惹起する。
【００１０】
更に、他の従来技術として、図１９に示すブラシシール装置１００Ｂが存在する。この図１９は、薄板の板シール２０９を回転軸１２０の周方向に積層状態に重ねて高圧側領域Ｐ１と低圧側領域Ｐ２をシールするものである。
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が配置されており、この両板１０２，１０３により板シール２０９の両側を支持している。
【００１１】
しかし、この様に形成された板シール２０９に対し、回転軸１２０が偏心して圧接したときに、円弧状を成すのみの板シール２０９は、弾性変形が容易でないから、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２０９の自由端面とロータ１２０の外周面との間隔を大きくとっているので、被密封流体をシールする能力に問題が生じる。
【００１２】
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、単なる平板のみであるために、その平板の接合面間方向に作用する被密封流体の圧力が容易に平板の接合隙間から流出し、被密封流体の漏れを防止するシール能力に問題が生じてくる。
更に又、可撓性が阻害される構成の積層構造は、板シール２０９の自由端面１０５を早期に摩耗させる結果となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
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、板ブラシシールのシール能力を向上させることにある。
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能力を向上させ、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。
又、板ブラシシールの回転軸との接触力と変動に対応する追随性を良好にし動力のエネルギーの低減を図ると共に、変動に対してもシール能力を向上させることにある。
【００１４】
【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。
【００１５】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシールは、間隙を有して相対移動する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の被密封流体をシールする板ブラシシールであって、
板状の一端側に第１基部を有するとともに他端側に前記第１基部の板面に沿って前記第１基部より厚肉にされた複数で細梁状の第１ブラシ部分および前記第１ブラシ部分の各間に形成された第１スリットを有する第１半ブラシシール単板と、
板状の一端側に第１半ブラシシール単板の前記第１基部と積層される第２基部を有するとともに他端側に前記第２基部の板面に沿って前記第２基部より厚肉にされた複数で細梁状の第２ブラシ部分および前記第２ブラシ部分の各間に形成された第２スリットとを有する第２半ブラシシール単板と、
前記第１半ブラシシール単板の前記第１基部と第２半ブラシシール単板の前記第２基部とを接合して前記一方の部品に取り付け可能にされた積層基部と、
前記第１ブラシ部分と前記第２スリット及び前記第２ブラシ部分と前記第１スリットとを係合させて前記他方の部品との間をシール可能にされた板ブラシ部とを有する板ブラシシール単板を具備し、前記板ブラシシール単板が単層又は複数層にされているものである。
なお、積層とは、重力方向に重ねるという意味ではなく、層状に組み合わせる（接合する）と言う意味である。
【００１６】
この請求項１に係わる本発明の板ブラシシールでは、板ブラシシール単板が一対の第１及び第２半ブラシシール単板をブラシ部分とスリットとを互いに噛み合わせて接合するので間隙が少なくなりシール能力を飛躍的に向上させることが可能になる。しかも、板ブラシシール単板を積層するときに隣接するブラシ部分とスリットとの接合面間を積層方向に連通しないようにずらして積層すると、更に、シール能力を向上させることが可能になる。その上、ブラシ部分は被密封流体の圧力が作用する方向に対して細梁が絡み合った組織に形成されているから他方部品の当接に対して可撓性を発揮し、当接部品に対し摩擦を和らげて摩耗するのを効果的に防止する。
【００１７】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシールは、前記第１半ブラシシール単板の第１基部及び第２半ブラシシール単板の第２基部は側面を各前記ブラシ部分の側面より段差にして厚さが前記ブラシ部分の厚さより薄い寸法に形成されているものである。
【００１８】
この請求項２に係わる本発明の板ブラシシールでは、基部の厚さをブラシ部分の厚さよりも薄く形成することにより、半ブラシシール単板のブラシ部分が側面に凸部になるので、板ブラシシール単板に成るように一対の半ブラシシール単板を互いに接合すると、各ブラシ部分と対応する各スリットとが嵌め合うように噛み合うとともに、ブラシ部分の段差と基部の段差とが係止するので、横方向にも縦方向にもずれることなく、組み立てが容易になるとともに、結合力が強化される。さらに、ブラシ部分間の間隙が飛躍的に小さくなるので、被密封流体をシールする能力が向上する。
更に、各ブラシ部分が各スリットに係合（噛み合う）するので、互いの合わせ面の結合力が向上し、ブラシ部分を更に細梁にすることができるから、板ブラシ部の可撓性を向上させることが可能になる。そして、板ブラシ部の他方の部品との当接に対して摩耗を低減することが可能になる。
この第１及び第２基部は、各ブラシ部分の側面を各基部の接合面より突出させる構成は、素材の薄板を加工して各基部を薄肉にすれば簡単に形成できる。
この厚さは、素材の薄板の厚さの１／２の厚さにするとよいが、素材の２／３、又は１／３の厚さ寸法にするとか、設計に応じて基部の厚さ寸法を素材の薄板の厚さよりも薄肉にし、側面に突出するブラシ部分の突出する高さを最適に設定する。そして、ブラシ部分とスリットとの噛み合わせ深さを設定することにより、板ブラシシールの機種に応じてシール能力を向上させる。
【００１９】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシールは、前記第１半ブラシシール単板と前記第２半ブラシシールとの各前記ブラシ部分は各前記基部の一方の側面より凸部にして厚肉にされているとともに、各前記ブラシ部分の前記凸部側の側面を互いに対向にして前記ブラシ部分と前記スリットとを係合させているものである。
【００２０】
この請求項３に係わる本発明の板ブラシシールでは、各半ブラシシール単板を一対に積層した板ブラシシール単板の厚さは、全体が同一厚さの平板にすることができる。したがって、板ブラシシール単板は、平板状を成しているから、一枚で取り付けるときでも、複数枚に重ねて取付けるときでも、取付が容易になる。しかも、環状体の、又は平板状の板ブラシシール単板でも、互いにブラシ部分とスリットとが同一幅に係合できるから、各半ブラシシール単板は強力に結合できる。更に、分割してモジュールにした板ブラシシール単板を回転軸の周方向に結合するときでも、又は回転軸の軸方向へ積層するときでも接合が容易になる。このために、板ブラシシールの装置としての用途が拡大する。
【００２１】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシールは、前記第１半ブラシシール単板と前記第２半ブラシシール単板とは平面が環状形又は円弧状形であって、前記第１半ブラシシール単板の前記第１スリットは前記第１基部側が前記第１ブラシ部分の自由端部側から徐々に広い幅に形成されるとともに前記第２半ブラシシール単板の前記第２ブラシ部分も前記第１スリットと係合する相似形状に形成されているものである。
【００２２】
この請求項４に係わる本発明の板ブラシシールでは、板ブラシシール単板が環状形にすると、ブラシ部分における自由端部側の内周長さに対して基部側の外周長さが長くなる。つまり、外周の周長さ分だけブラシ部分とスリットとの噛み合わせ間に隙間が空くことになる。しかし、外周の周長さ分だけ各スリットの基部側の幅に配分して広い幅にすると、ブラシ部分とスリットとの係合間に隙間をなくすことができる。その結果、板ブラシシールのシール能力が向上する。
また、基部側のブラシ部分とスリットとの幅を広くして噛み合わせると、基部側のブラシ部分とスリットとの結合力が強力であるから、板ブラシシールの積層した厚さを薄くすることが可能になる。また、狭い場所でも取り付けることを可能にする。更に、ブラシ部分は、回転軸側が細梁にできるから、回転軸との当接に対する可撓性の能力が向上し、回転軸との当接に対する摩耗を低減することが可能になる。
【００２３】
請求項５に係わる本発明の板ブラシシールは、円弧状に形成された各板ブラシシール分割片の分割面を接合して円環状に形成されているものである。
【００２４】
この請求項５に係わる本発明の板ブラシシールでは、板ブラシシール単板を円弧状形に形成して回転軸の周方向に連結すれば環状形になるから、装置に取り付けられた回転軸を取り外すことなく、種々のシール装置の回転軸の周りに簡単に組み立てることが可能になる。また、板ブラシシール単板は、小さな板ブラシシール分割片を連結しているから、小さな薄板からでも切り出すことができるので、材料の歩留まりが向上して安価にできる。また、板ブラシシールは、板ブラシシール分割片を連結するので、薄板の構造にもでき、ブラシ部分が回転軸（他方の部品）との当接に対し、弾性変形して軽く接触することが可能になる。このために、回転軸との接触に対する摩耗を防止することが可能になる。
【００２５】
【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を図面に基づいて詳述する。尚、以下の図面は特許図面としての概念図ではなく、設計図である。
【００２６】
図１は、ガスタービンのケーシング５０の孔にロータ６０が嵌通した両部品間の間隙を高圧Ｐ１側と低圧Ｐ２側とに仕切る板ブラシシール装置１の半断面図である。又、図２は、図１に示す板ブラシシール２の平面図である。更に、図３は、図２の板ブラシシール２を構成する板ブラシシール単板３の平面図である。更に又、図４は、図３の板ブラシシール単板３を等配に分割した板ブラシシール分割片４である。
【００２７】
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とは、図１に示す取付全体の構造を言う。板ブラシシール装置１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２０は組み合わせた構造の溝部５１に取り付けることもできる。又、板ブラシシール２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２により高圧Ｐ１側の被密封流体をシールする。
【００２８】
図２に於いて、板ブラシシール２は、板ブラシシール２のみから成る場合と、板ブラシシール２に背板部６と保持部１０とを取り付けた構成から成る場合とがある。この背板部６及び保持部１０は板ブラシシール２の補助部品である。この板ブラシシール２は一般に板ブラシシール単板３を複数枚に重ねた積層構造であるが、被密封流体の圧力が小さいときは、板ブラシシール単板３を１枚にした構造でも機能する。
【００２９】
この板ブラシシール２は、図２に示すように、複数枚のリング状の板ブラシシール単板３を積層状態に配置し、ある厚さの環状に形成されている。そして、板ブラシシール単板３の環状を成す内周側がロータ６０の回転方向へ傾斜した列状の細梁により板ブラシ部３Ａに形成されている。板ブラシシール２の内周側はこの板ブラシ部３Ａの積層構造である。又、板ブラシシール単板３の積層基部３Ｂの積層した構造が板ブラシシール２の取付部２Ａとなる。この取付部２Ａは溶接等により一体化される。
【００３０】
板ブラシシール単板３の板ブラシ部３Ａは、環状の薄板の内径側が細梁状のブラシに分割して形成したものであって、そのブラシの断面が長方形状又は正方形状の第１ブラシ部分（以下単に、ブラシ部分と略称）４Ａ１及び第２ブラシ部分（以下単に、ブラシ部分と略称）４Ｂ１である。この第１ブラシ部分４Ａ１と第２ブラシ部分４Ｂ１とを係合させた接合間は、ほとんど隙間なく列状に配列した一例である。又、外周の積層基部３Ｂは第１基部４Ａ３と第２基部４Ｂ３とを接合した積層体から構成されている。
図２に示す板ブラシシール２は、図３に示す板ブラシシール単板３が複数枚に軸方向へ積層されて環状体を成している。この板ブラシシール単板３は、図３に示すように、円弧状を成す板ブラシシール分割片４を環状に連結して形成されている。この板ブラシシール分割片４は一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂから形成されている。そして、分割した板ブラシシール分割片４に形成する効果は、薄板からの材料取りの歩留まりが向上するからである。
【００３１】
図４の板ブラシシール分割片４は、図５に示すように第１半ブラシシール単板４Ａと第２半ブラシシール単板４Ｂを積層した状態の構成に成されている。第１半ブラシシール単板４Ａは、内径となる側が第１ブラシ部分４Ａ１と第１スリット（以下単に、スリットと略称）４Ａ２とが交互に形成されている。
又、他方の第２半ブラシシール単板４Ｂも、一方の第１半ブラシシール単板４Ａのブラシ部分４Ａ１とスリット４Ａ２とに積層したときに交互に噛み合うように、第２ブラシ部分４Ｂ１と第２スリット（以下単に、スリットと略称）４Ｂ２とが交互に形成されている。
このブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の側面の凸部は、各第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂの第１及び第２基部４Ａ３、４Ｂ３を各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の厚さより薄い寸法に加工することにより形成される。この各基部４Ａ３、４Ｂ３の厚さはブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の厚さの１／２さに形成されているが、ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の厚さよりも２／３とか１／４とか設計に応じて設定される。尚、以下の各実施例に於いても、基部４Ａ１、４Ｂ１の厚さは、そのブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の厚さの１／２の厚さ寸法にされているが、２／３とか１／３とか１／４とか設計に応じてこの厚さが設定されている。
【００３２】
この図４の板ブラシシール分割片４は、図 4 に示す形状を連結して環状形に形成されるものであって、ブラシ部分４Ａ１，４Ｂ１における自由端部５側の内周の長さが、積層基部３Ｂ側の外周の長さよりも短いので、一方の第１半ブラシシール単板４Ａのスリット４Ａ２の外周側が台形状に形成している。又、他方の第２半ブラシシール単板４Ｂのブラシ部分４Ｂ１は、対応する第１半ブラシシール単板４Ａのスリット４Ａ２に重ね合わせたときに側面から噛み合うように台形状に形成されている。
この板ブラシシール単板３は周方向に沿って略等配に分割され板ブラシシール分割片４を図２に示すように組み合わせる。板ブラシシール分割片４に於ける積層基部３Ｂの一方の分割面１１（なお、各図において符号１１は、図１３を参照のこと）には、円形状に内設された凹部１２Ａが形成されている。又、積層基部３Ｂの他方の分割面１１には円形状に突出する凸部１２Ｂが形成されている。この凹部１２Ａと凸部１１Ｂは、互いに填め合うように形成されており、この凹部１２Ａと凸部１１Ｂが結合して一対の係合部１２（なお、各図において符号１２は、図３を参照のこと）を構成する。
【００３３】
図５は、板ブラシシール分割片４を製作する第２実施例（図５から図９）である。図５に示すように、板ブラシシール分割片４は、一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂの側面を対向し、ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１とスリット４Ａ２、４Ｂ２とを噛み合わせて各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１が１列になるように組み合わせる。
【００３４】
又、図６は、一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを図５の状態から互いに組み合わせて一対の組み合わせから成る板ブラシシール分割片４に形成した側面図である。
この板ブラシシール分割片４は、組み合わせることにより図６に示すように平板状に形成される。この図６を斜視図にしたものが図９である。この板ブラシシール分割片４の分割面１１、１１を接合することにより、図３に示すような、板ブラシシール単板３が形成される。
【００３５】
この第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂの製作は、第１工程として、薄板からエッチング加工により図７に示すような形状の切出モジュール板４Ｃを切り出して形成する。次の工程で、切出モジュール単板４Ｃの基部４Ｃ１の厚さをエッチング加工により半分の厚さに加工して図８に示す第１半ブラシシール単板４Ａに形成する。
図８に示す半ブラシシール単板４Ａは、円弧状を成す内周側に、平面から見て略台形状を成すと共に、断面が方形状の細梁のブラシ部分４Ａ１を間隔ごとに１列にして側面に凸形状に形成されている。更に、平面から見てブラシ部分４Ａ１と同形状の略台形を成すスリット４Ａ２をブラシ部分４Ａ１を隔てて１列に形成されている。そして、側面が凹凸のブラシ部分４Ａ１とスリット４Ａ２により板ブラシ部３Ａが形成される。
第２半ブラシシール単板４Ｂも第１半ブラシシール単板４Ａと同様にして製作される。
【００３６】
又、板ブラシシール２が大径の場合には、板ブラシシール分割片４は図８に示すようなブラシ部分４Ａ１とスリット４Ａ２の形状にすると良い。この第１半ブラシシール単板４Ａのブラシ部分４Ａ１の形状とスリット４Ａ２の形状とが同一形状になり、この一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを組み合わせると、各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１と各スリット４Ａ２、４Ｂ２とが同一幅で側面から噛み合うことになる。
【００３７】
図１０に示す第１半ブラシシール単板４Ａは、第３実施例である。この第１半ブラシシール単板４Ａは、内径が概して小径の場合に適用される。この第１半ブラシシール単板４Ａのスリット４Ａ１に於ける内径側の幅は、内径に近づくにつれて徐々に狭くなる寸法にすると良い。この場合には、一対の内の他方の第２半ブラシシール単板４Ｂのブラシ部分２Ｂ１の幅寸法は１方の第１半ブラシシール単板４Ａのスリット４Ａ２の幅寸法に対応した形状の幅寸法になる。そして、この第１半ブラシシール単板４Ａに対応した他方の第２半ブラシシール単板４Ｂも同様に製作して図５に示すように組み合わせる。この組み合わされた板ブラシシール分割片４は、図３に示すように、各分割面１１、１１、１１・・を接合することにより板ブラシシール単板３に組み立てられる。
【００３８】
このブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の断面は方形状（長方形又は正方形）に形成される。そして、その実施例の１は、ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１の断面寸法の幅各辺が、０．５〜０．００５×０．５〜０．００５ｍｍ、好ましくは０．２０〜０．００８×０．２〜０．０１８ｍｍである。又、各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１が側面から噛み合う各スリッ４Ａ２、４Ｂ２の各辺の寸法も同様に形成されている。更に、長さはこの実施例では５〜５０ｍｍの範囲を採用した。
【００３９】
このようにして形成された板ブラシシール分割片４は、図３に示すように、両分割面１１、１１に設けられた凹部１２Ａと凸部１２Ｂを係合させた係合部１２により結合して環状に形成する。
又は、図６に示すように分割面１１、１１に凹凸部を設けることなく分割面１１、１１を接合した係合部１２により円環状に形成することもできる。
【００４０】
図１２に示す板ブラシシール単板３は、図１１に示すように第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを側面から組み合わせて結合した状態の斜視図である。この図１１と図１２は、板ブラシシール分割片４の第４実施例の斜視図である。この半ブラシシール単板４Ａのブラシ部分４Ａ１の形状は、同一幅寸法の平面が長方形を成す細梁に形成されている。又、スリット９も平面が長方形でブラシ部分４Ａ１と噛み合う同一寸法に形成されている。
【００４１】
図１２は、図１１の一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを層状に結合して板ブラシシール分割片４に形成したものである。この各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１は、各接合面が接合又は微小な間隙を有して噛み合って可撓性が付与されている。
【００４２】
この図１２に示す板ブラシシール単板３は、回転軸６０の周面に沿って図１９に示すように配置したシール装置に適している。ところで、本発明に関連する図１９に示す板ブラシシール装置１００Ｂでは、矩形状の薄板の板シール２０９を回転軸１２０の廻りに環状に積層しているので板シール２０９に可撓性がなく問題である。しかし、図１２に示す板ブラシシール単板３を用いることにより板ブラシ部３Ａの弾性変形により可撓性が発揮される。
【００４３】
上述した第１実施例から第４実施例の板ブラシシール単板３の積層厚さは０．５〜５ｍｍの範囲にされているが、この積層厚さは、被密封流体の圧力により決められるものである。
更に、板ブラシシール単板３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。
【００４４】
図１３は、板ブラシシール単板３が円周４等配に分割されたものである。この板ブラシシール分割片４の分割面１１を結合した板ブラシシール単板３が第５実施例である。この一対にされた板ブラシシール単板３を積層するときに分割面１１は円周方向を互いに同一位置に配置しても良いが、互いに位置を周方向へ変えて接合するとシール能力の点で優れる効果を発揮する。
このブラシ部分４Ａ１とスリット４Ａ２の形状は、図３と略同様な形状に形成されている。
【００４５】
図１４は、板ブラシシール単板３の第６実施例である。この板ブラシシール単板３は、リング状に形成された一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを対向に組み合わせてリング状の一枚の板ブラシシール単板３に形成したものである。この板ブラシシール単板３は全体が１枚であるために板ブラシシール分割片４と同一部品である。
尚、この板ブラシ部３Ａは、図３に示すものと略同一形状である。そして、この板ブラシシール単板３を積層して板ブラシシール２に形成する。
【００４６】
この第２実施例から第６実施例の板ブラシシール単板３は、積層して板ブラシシール２に形成される。そして、この板ブラシシール２を図１と同様にケーシング５０に組み立てられて板ブラシシール装置１に構成される。このように形成された板ブラシシール２は、板ブラシ部３Ａのスリット４Ａ２をほとんど隙間がなく密集させて結合されている。このために、シール能力が飛躍的に向上する。
【００４７】
一方、最新の加工方法でも薄板にスリット４Ａ２、４Ｂ２を加工する場合は、薄板の厚さより小さな隙間寸法のスリット４Ａ２、４Ｂ２を形成することが不可能である。このため、各ブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１間に間隙が生じるため、この板ブラシシール２では、シール能力を向上させることが困難である。
しかし、一対の第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂを積層して組み合わせることにより、板ブラシシール２はシール能力を向上させることが可能になる。しかも、板ブラシ部３Ａは、多数の細梁が組み合わされているだけであるから、可撓性を有し、板ブラシシール２のブラシ部分４Ａ１、４Ｂ１に回転軸６０が当接しても摩擦を和らげるように弾性変形し、この回転軸６０との当接によって生じる摩耗が効果的に防止できる。
この第１及び第２半ブラシシール単板４Ａ、４Ｂはエッチング処理加工、ワイヤー放電加工、プレス加工などの微細加工により容易に形成される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係わる板ブラシシールによれば、以下のような効果を奏する。
本発明の板ブラシシールを構成する板ブラシシール単板は一対の半ブラシシール単板をブラシ部分とスリットとを噛み合わせて結合するので、間隙が少なくなりシール能力を飛躍的に向上させることが可能になる。
しかも、板ブラシシール単板を積層するときに隣接するブラシ部分とスリットとの接合面間を積層方向に連通しないようにずらして積層することもでき、板ブラシシールは、更に、シール能力が向上する。
その上、ブラシ部分は細梁の集合体であるから可撓性を有し、対向する部品に当接しても摩擦が和らげて摩耗を効果的に防止する。
【００４９】
更に、板ブラシシール単板は一対の半ブラシシール単板を積層しても薄板の切出モジュール板と同一の厚さにできるから、全体が可撓性を有し、摩擦による摩耗を効果的に防止する。しかも、板ブラシ部にはスリットによる間隙が減少するから、シール能力が向上する。
更に、この板ブラシシール単板は、スリットによる隙間がほとんど生じない環状体又は方形板に形成できるから、シール能力が向上する。このため、種々の形態のシール装置に構成することが可能になり、各種のシール装置にでき、シール装置の適用範囲を拡大することが期待できる。
【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に示す軸方向の板ブラシシールの正面図である。
【図３】図１の板ブラシシール単板の平面図である。
【図４】図３の板ブラシシール単板の第１実施例を示す板ブラシシール分割片の平面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す半ブラシシール単板を組み合わせる状態の斜視図である。
【図６】図５に示す一対の半ブラシシール単板を組み合わせた状態の板ブラシシール分割片の側面図である。
【図７】図８の半ブラシシール単板の前工程の切出モジュール板の斜視図である。
【図８】図７の切出モジュール板を加工した半ブラシシール単板の斜視図である。
【図９】図６の板ブラシシール分割片の斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例を示す半ブラシシール単板の斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す一対の半ブラシシール単板の組み合わせる状態の斜視図である。
【図１２】図１１の半ブラシシール単板を組み合わせた板ブラシシール分割片の斜視図である。
【図１３】本発明の第５実施例を示す板ブラシシール単板の斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施例を示す板ブラシシール単板の平面図である。
【図１５】従来のブラシシール装置の半断面図である。
【図１６】図１５のブラシシール装置に回転軸が当接した状態の平面図である。
【図１７】従来例のブラシシールの一部の斜視図である。
【図１８】図１７に示すブラシシールに被密封流体が作用した状態の内周から見た平面図である。
【図１９】 従来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 取付部
３ 板ブラシシール単板
３Ａ 板ブラシ部
３Ｂ 積層基部
４ 板ブラシシール分割片
４Ａ 第１半ブラシシール単板
４Ａ１ ブラシ部分
４Ａ２ スリット
４Ａ３ 第１基部
４Ｂ 第２半ブラシシール単板
４Ｂ１ ブラシ部分
４Ｂ２ スリット
４Ｂ３ 第２基部
４Ｃ 切出モジュール板
５ 自由端部
６ 背板部
１０ 保持部
１１ 分割面
１２ 係合部
１２Ａ 凹部
１２Ｂ 凸部
２０ 固定部
５０ 一方の部品（ケーシング）
５１ 段部
６０ 他方の部品（ロータ）

Claims (5)

1. 間隙を有して相対移動する部品間の一方の前記部品に取付けられて他方の前記部品との間の被密封流体をシールする板ブラシシールであって、
   板状の一端側に第１基部を有するとともに他端側に前記第１基部の板面に沿って前記第１基部より厚肉にされた細梁状の複数の第１ブラシ部分および前記第１ブラシ部分の各間に形成された第１スリットを有する第１半ブラシシール単板と、
   板状の一端側に第１半ブラシシール単板の前記第１基部と積層される第２基部を有するとともに他端側に前記第２基部の板面に沿って前記第２基部より厚肉にされた細梁状の複数の第２ブラシ部分および前記第２ブラシ部分の各間に形成された第２スリットとを有する第２半ブラシシール単板と、
   前記第１半ブラシシール単板の前記第１基部と第２半ブラシシール単板の前記第２基部とを接合して前記一方の部品に取り付け可能にされた積層基部と、
   前記第１ブラシ部分と前記第２スリット及び前記第２ブラシ部分と前記第１スリットとを係合せて前記他方の部品との間をシール可能にされた板ブラシ部とを有する板ブラシシール単板を具備し、前記板ブラシシール単板が単層又は複数層にされていることを特徴とする板ブラシシール。
2. 前記第１半ブラシシール単板の第１基部及び第２半ブラシシール単板の第２基部は側面を各前記ブラシ部分の側面より段差にして厚さが前記ブラシ部分の厚さより薄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。
3. 前記第１半ブラシシール単板と前記第２半ブラシシールとの各前記ブラシ部分は各前記基部の一方の側面より凸部にして厚肉にされているとともに、各前記ブラシ部分の前記凸部側の側面を互いに対向にして前記ブラシ部分と前記スリットとを係合させていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の板ブラシシール。
4. 前記第１半ブラシシール単板と前記第２半ブラシシール単板とは平面が環状形又は円弧状形であって、前記第１半ブラシシール単板の前記第１スリットは前記第１基部側が前記第１ブラシ部分の自由端部側から徐々に広い幅に形成されるとともに前記第２半ブラシシール単板の前記第２ブラシ部分も前記第１スリットと係合する相似形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の板ブラシシール。
5. 前記板ブラシシール単板は円弧状に形成した各板ブラシシール分割片の分割面を接合して円環状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の板ブラシシール。

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