JP4081710B2 - Plate brush seal device - Google Patents

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    • F16J15/3292Lamellar structures

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機、ガスタービン等の回転軸周りの相対移動する二構成部品間をシールする板ブラシシール装置に関する。特に、二構成部品の一方部品が微少な変動をしても板ブラシシール装置が一方部品の変動に対応して応動変形可能にすると共に、製作に於いても薄板を容易に積層できるようにした板ブラシシール装置の技術分野に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関する関連技術には、図13に示すブラシシール装置100が存在する。
図13は、回転軸120と、この回転軸120が貫通するケーシング110の貫通孔の外周面との間に取り付けられたブラシシール装置100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の部品である。このケーシング110に設けられた回転軸120との間隙をブラシシール装置100が仕切るようにしてガス等の被密封流体をシールするものである。
【0003】
図13に於いて、ブラシシール装置100は、全体がリング状に形成されて、ケーシング110の溝部112に取り付けられている。このブラシシール装置100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。
この環状を成すブラシシール109は、剛毛101が径方向に対して傾斜して取り付けられており、この数万、数十万本の多数の剛毛101がある厚さの束を成しながら円周に沿って壁状に配列されている。そして、結合された外周の一端部が取付部104を成していると共に、ブラシシール109の内周の自由端面105が、回転軸120に対向するように周面に形成されている。
【0004】
この剛毛101の線径は、一般に、0.1mm前後の太さのものが用いられている。そして、この剛毛101により回転軸との間をシールのためには、シール方向にある厚さの壁に形成しなければならない。このため、数万本以上の剛毛101を束状にして多数配列しなければならないから、ブラシシール109を製作に於いて、剛毛101を配列する困難さ及び取付部104の固着方法の困難さが伴うことになる。
【0005】
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、被密封流体の圧力の作用に対して剛毛101を支持している。
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側を狭持するごとくして一体に配置されている。この保持板103は、被密封流体が作用した場合、又は回転軸120が当接した場合でも、自由度を有するように径方向の幅が狭く形成されてブラシシール109を露出している。
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。しかし、ブラシシール109は多数の剛毛101で構成されているためにバラバラに成りやすく、又線径が細いために、溶接が困難になる。
【0006】
図13に示す軸120の実線は、軸120がブラシシール109に対し回転中に揺動して圧接した状態を示すものである。又、図13の仮想線で示す回転軸120がブラシシール109の自由端面に近接、又は軽く接触しているものである。
そして、回転軸120が偏心して実線で示すようにブラシシール109を圧接すると、ブラシシール109は曲げられたような変形状態になる。このため、剛毛101は回転軸120が当接しても変形しやすいように、回転軸120の径方向に対して傾斜させた状態に配置されている。しかし、この剛毛101を設定角度に正確に傾斜させて取り付けることは、極めて困難な作業である。
【0007】
又、回転軸120が振動したり、偏心したりして、ブラシシール109に接触すると、ブラシシール109は、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。
一方、反対周面は、ブラシシール109から回転軸120が離れることになる。このとき、ブラシシール109の内周の自由端側は、回転軸120と間隙を大きくした非接触状態になるから、この回転軸120との間隙を流れる被密封流体の圧力により各剛毛101が押し分かられて剛毛101間に間隙が惹起するので被密封流体が漏洩することになる。
【0008】
更に、他の関連技術として、図14に示す板ブラシシールが存在する。この板ブラシシール109は、周方向に沿って薄板の板シール115全体を径方向に対し、傾斜角度Aにして積層に重ねるものである。板シール115としての薄板を回転軸120の周方向に重ねて高圧側領域と低圧側領域をシールするものである。
そして、板シール115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を介して図13に示すようにケーシング110の溝部110に取り付けられる。又、板シール115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、この両側の背板102と保持板103とにより板シール209の両側を支持している。
【0009】
そして、この薄板の板シール115は、回転軸120の軸方向へある幅に形成されているから、1枚づつ重ね合わせれば、シールする方向(軸方向)にある厚さの壁が形成される。しかし、単に厚さ方向に重ね合わせたのみでは、シール板115はどこまでも直線方向に重ねられるだけで、環状に形成することは困難である。このシール板115を環状に重ね合わせるには、積層方向へ薄板を円弧状に曲げなければならない。この円弧状の曲率半径は、回転軸120の外径から割り出して設計しなければならない。この設計、製作が困難である。
【0010】
この困難な設計、製作を解決する他の方法としてシール板115を回転軸120の周りに環状を成すように重ね合わせるには、外周が内周より周長さが長くなる寸法だけシール板115の外周取付部104の重ね面116間ごとの隙間にスペーサや凸部を設けて内外直径に応じた各周長さにして、自由端面105側の重ね面116を接触できるようにする。
一方、このような重ね面116間にスペーサや凸部を設けたシール板115の取付構造は、積層するととき、スペーサの重ね合わせ面がずれるので、積層して環状に形成することが、組立上から困難になる。又、シール板115が数万枚から数万十枚を重ね合わせるので、整列の困難さからその取付が更に困難になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ブラシシール装置は、何十万個の剛毛101を被密封流体の作用方向へ束にしながら仕切る方向へ壁状にしたブラシシール109を製作することが極めて困難であると共に、シール能力を向上させることに限界がある。それは、ブラシシール109を構成する剛毛101の数があまりに多いので、剛毛101を傾斜させて取り付ける取付上の困難な問題及びその取付部104を固着させる固定方法の困難な問題、更に、設定されたシール能力に合わせてシールする方向へ剛毛101を配列する幅の問題、更には、ブラシシール109が回転軸の偏心により回転軸120から離間したときに、剛毛101の自由端側がシール方向へ変形するので、被密封流体の漏洩が増加する問題等が存する。
【0012】
更に又、これを解決するためのシール板115による板ブラシシールにおいても、そのシール板115を環状に形成するための取付部の重ね合わせの困難な問題が解決できない状況にある。更には、シール板115のシール部側の重ねる面間を可撓性を有するようなある間隙に形成することも困難である。
【0013】
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、その解決しようとする技術的課題は、シール板を重ねて環状に形成するときに、内径側の間隔を密に、外径側の間隔を疎に形成する板ブラシシールを容易に積層して組立できるようにすることにある。更に、板ブラシシールのシール部の傾斜角度を設定通りにしてシール部の可撓性を付与することにある。
又、板ブラシシールのシール部のシール能力を向上させるために、シール板の内周側面各間隔を取付部の間隔保持部により簡単に保持できるようにすることにある。
【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装置は、嵌合して相対移動する一方のケーシングに外周側が取付けられて内周側が他方の軸との間をシールする板ブラシシール装置であって、
対向接面を前記軸の周方向へ積層して環状に形成される薄板の前記外周側が取付部分で前記内周側がシール部分であるシール板を有し、前記各シール板の前記取付部分の間に板状の間隔保持部を狭持して環状に積層される取付部と、前記取付部の各前記間隔保持部の厚さ寸法に対応し前記シール部分の内周側の各対向接面が接触又は近接状態にして環状に積層されるシール部と、を有し、前記各シール板の前記取付部分は前記軸に対して径方向を成すとともに前記取付部分と前記シール部分との境に前記シール部分を前記取付部分から前記軸の回転方向へ傾斜させる折曲角度で曲げられた折曲部を有し且つ径方向を成す前記各間隔保持部の内端が前記各折曲部とほぼ同じ位置で係止されているものである。
なお、上記の対向接面を以下では接面と略称する。また、以下では、上記の折曲角度を傾斜角度とも言う。
【0016】
この請求項1に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール部分は取付部分とシール部分との境界の折曲部から傾斜しているので、軸の半径放射方向に対して全ての取付部分が半径方向の位置に成るようにすると、各取付部分に間隔保持部を接合して重ねることが容易になり、シール部分の接面を接触又は近接させて軸の周面に沿った環状を成すシール部に簡単に形成できることになる。その結果、シール板を積層して組立ることが極めて容易になると共に、被密封流体をシール部により効果的にシールすることが可能になる。更に、シール部の傾斜角度が設定通りに組み立てられるので弾性変形を有し、シール部が軸に当接しても摩耗するのを防止できる。
【0017】
又、取付部分の取付面間に間隔保持部を次々に接合してゆくと、取付部全体が一体化できると共に、シール部分の傾斜角度も設計通りに成る。このため、ケーシングと軸との間に板ブラシシール装置を正確に取り付けることができる。又、シール部はシール部分の接面を互いに接触又は近接させて配置できると共に、円形状に形成することが可能になる。このためにシール部の軸との嵌合が微小な間隙になると共に、シール能力を向上させ、且つシール部分の傾斜角度によりシール部の可撓性を発揮することが可能になる。
【0018】
請求項2に係わる本発明のブラシシール装置は、前記取付部の間隔保持部が前記取付部分の径方向長さとほぼ同じ長さの板状で前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されているものである。
【0019】
この請求項2に係わる本発明の板ブラシシール装置では、取付部分とシール部分との境界が折曲部に形成されて軸の径方向へ取付部分を取り付けられるように構成されているから、取付部分に板状のスペーサを設けても径方向の取付状態と折曲部による間隔保持部の保持により簡単に積層できると共に、環状に組み立てることが容易になる。
【0020】
請求項3に係わる本発明のブラシシール装置は、前記取付部の間隔保持部がシール板の外周側を折り曲げて前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されているものである。
【0021】
この請求項3に係わる本発明の板ブラシシール装置では、加工時に、折曲部の折曲げ行程とシール板を折り返して間隔保持部に形成されているので、製作が容易であると共に、シール板と間隔保持部とを一体化できるので、シール板を組み立てるとスペーサも同時に組立られるから、板ブラシシール全体の組立が容易になる。
【0022】
請求項4に係わる本発明のブラシシール装置は、前記シール部分の前記折曲角度30°から80°の範囲に形成されているものである。
【0023】
この請求項4に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール部が軸の回転方向へ30°から80°に傾斜しているので、軸の揺動によりシール部が、軸と当接しても、弾性変形して摩擦するのを弱めることが可能になる。その結果、シール部が軸と摺動しても摩耗するのを効果的に防止することが期待できる。
【0024】
請求項5に係わる本発明の板ブラシシール装置は、前記取付部に貫通孔が設けられて前記貫通孔に整列棒貫通した前記整列棒により前記取付部が結合されているものである。
【0025】
この請求項5に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール板に設けられた貫通孔に整列棒を貫通して積層すると、簡単にシール板を環状に積層することが可能になる。この整列棒をワイヤ又はリング棒にすると、シール板を環状に形成することが可能になる。同時に、取付部を整列棒で保持すると、保持板で取付部を挟持する必要が無く、部品の節約と同時に組立を容易にする効果が期待できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態を示す板ブラシシール装置を詳述する。尚、以下の図面は発明を説明するための概念図ではなく、実施に基づく設計図である。
【0027】
図1は、第1実施の形態を示すケーシング50と軸60との間隙を高圧P1側と低圧P2側とにシールす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の板ブラシシール装置1の内径側から見た1部の正面図である。
更に、図3は、第2実施の形態を示す板ブラシシール2の1部の正面図である。
又、図4は、第3実施の形態を示す板ブラシシール2の1部の正面図である。
更に、図5は板ブラシシール2の折曲部が形成される前工程の正面図である。
図6は、図5に示す途中工程の板ブラシシールをプレス加工して折曲部に加工した状態の正面図である。
図7は、本発明の第4実施の形態を示す板ブラシシール2の1部の正面図である。
図8は、図1の板ブラシシール2の1部の積層配置関係を示す正面図である。
図9は、本発明の第5実施の形態を示す板ブラシシール2の1部を示す斜視図である。
図10は、本発明の第6実施の形態を示す板ブラシシール2の1部を示す斜視図である。
図11は、図1の板ブラシシール2の1部を示す正面図である。
図12は、図11の板ブラシシール2の作動状態を示す正面図である。
【0028】
本発明に係わる板ブラシシール装置1を図面に基づいて以下に詳述する。
図1及び図2において、1は板ブラシシール装置である。又、この板ブラシシール装置1の取付部4を含む固定部20は、一方の部品であるケーシング50の内周面52に設けられた溝等の固着部に取り付けられる(以下、一方の部品をケーシング50とする)。又、板ブラシシール装置1の内周側の自由端部15は他方の部品である軸60の外周面と対向して接触又は近接した状態に嵌合して配置される(以下、他方の部品を軸60とする)。そして、高圧P1側の被密封流体を板ブラシシール2によりシールする。
【0029】
このブラシシール装置1は、板ブラシシール2、保持板部10及び背板部16が主要な構成部品となっている。尚、保持板部10及び背板部16を設けることなく板ブラシシール2のみをケーシング50の固着部に取り付けて板ブラシシール装置1とすることもできる。
このうち、板ブラシシール2は、各シール板3が軸60の周方向に沿って積層状態に重ねられると共に、全体が環状に形成されている。このシール板3は、取付部分4Aが径方向に取り付けられると共に、シール部分Aが、図4に示すように、軸60の回転方向に折曲部7を介して傾斜している。又、シール板3の取付部分4Aの取付面4A1には間隔保持部5を接触状態にして各シール板3が環状に積層されている。この間隔保持部5の設定された厚さ寸法により自由端15側のシール部分6Aの接面6A1が互いに接触状態に積層される。そして、取付部4は外周面が全周に渡って溶接等により固着る。
【0030】
シール板3は、薄板から形成されており、1実施例としての薄板は、厚さが0.05から0.5mmの範囲であり、長さが20.0から100.0mmで、幅が3.0から10.0mmの長方形に形成されている。この厚さ、長さ、幅は、取付装置の大きさに応じてこの寸法以外の大きさにも種々に設計される。
【0031】
そして、シール板3の取付部分4Aの取付面4A1に長方形状のスペーサとしての間隔保持部5が取り付けられる。又、取付面4A1には電気メッキ等により厚肉にしたニッケル合金の間隔保持部5を形成することもできる。この間隔保持部5の厚さは、図4に示すように、シール板3を環状に積層したときに取付部分4Aの取付面4A1間に生じるスペースの間隙の寸法である。この取付面4A1間の間隙は、シール板3を内周自由端部15側の接面6A1を互いに接触又は近接させて軸60の円周面に沿って環状に積層したときに、取付部4の円周は自由端部15の円周より大径となるだけ円周が長くなるので、この円周長さを等分した間隔が各取付部分4A間に生じる寸法である。この各間隙の寸法に対応した厚さに間隔保持部5の厚さを形成する。この間隔保持部5は、金属板、電気メッキ等の金属厚肉被膜、折曲げ加工による凸部等に形成したスペーサである。
【0032】
図2は、図1に於いて、板ブラシシール2の自由端部15側のシール部6の各接面6A1間が接触状態に配列されているものである。この状態で、取付部分4Aの接面4A1は、間隔保持部5を介して互いに接触状態で積層されている。そして、取付部4の外周面と共に、背板部16及び保持板部10の外周面を溶接等により接着して固定部20として一体化することもできる。
【0033】
各シール板3は、取付部分4Aとシール部分6Aとの境界から折曲げられた折曲部7に形成されている。この折曲部7によるシール部分6Aの傾斜角度Aは、軸の回転速度、軸の偏心の大きさ、更には、軸の揺動状態により決められる。図3に示す板ブラシシール2は、シール板3の折曲部7の折曲角度Aを32度に設計した1実施例である。又、図4に示す板ブラシシール2の折曲部7の折曲角度Aは45°の形成されている。そして、このシール板3の長さが30.0mmで、幅が5.0mmである。又、シール板3の厚さが0.1mmである。更に、シール板3の材質は、ニッケル合金(INCO718)で、間隔保持部5はニッケル合金、ステンレス鋼、特殊鋼等である。
【0034】
この他の実施例に於けるシール板3の形状として一般的に設定された数字範囲は、シール板3の折曲角度Aは30°から80°に設計されている。更に好ましくは、40°から78°にしている。そして、このシール板3は、長方形状に形成されているものである。
又、このシール板3の長方形状の長さは8.0〜55.0mmの範囲に形成され、幅が2.5〜7.5mmの範囲に形成したものを利用した。更に好ましい例としては、30.0×3.0mm、50.0×8.0mm、45.0×6.0mmのものがある。
又、シール板3の厚さの範囲は、0.01〜0.5mmの範囲で、好ましくは0.08〜0.3mmのものを使用した。
【0035】
これらの寸法は、板ブラシシール装置1の大きさにより設定されるものであり、大径であればある程、それに応じてシール板3の大きさも大きく形成される。又、被密封流体の圧力が高ければ高いほど幅寸法も大きく形成される。
又、薄板7は、鋼板、ステンレス板、ニッケル基の合金板、コバルト合金板、セラミック板等の材質が用いられる。
更に、間隔保持部5は、長方形板、シール板3を折曲げたスペーサ、メッキによる厚肉、シール板3を加工した凸部等に形成される。この間隔保持部5の材質は、ニッケル、コバルト合金などが適しているが、シール板3の材質と同様にすると、両者の接合性及び熱膨張係数の差による膨張、収縮などの点から良好な結果がいられる。
【0036】
次に、板ブラシシール装置1に於いて、板ブラシシール2を介して被密封流体が作用する側と対向側には、板ブラシシール2を支持するリング状の背板部16が設けられている。この背板部16には、板ブラシシール2の取付部4を保持する固着部16Aと板ブラシシール2に被密封流体の圧力が作用して極端に曲げられないように支持する支持面16Bとが設けている。そして、板ブラシシール2が被密封流体の圧力を受けても変形しないように支持面16Bにより支持している。この背板部16は、鋼板、ステンレス板、ニッケル合金板、コバルト合金板、アルミニウム板等が用いられる。
【0037】
板ブラシシール2を支持する背板部16に対し反対側には、保持板部10が配置されている。保持板部10は、背板部16の径方向の幅より小さい幅のリング状に形成されている。この保持板部10は背板部16と協働して板ブラシシール2を保持するものである。この保持板部10も、背板部16と同様な材質により製作されている。
【0038】
板ブラシシール2は、上述したように、背板部16と保持板部10とにより取付部4を挟持すると共に、この3部品の接合部を溶接により一体に結合されている。この背板部16と板ブラシシール2と保持板部10の結合部が固定部20を形成する。尚、板ブラシシール2が背板部16と保持板部10により挟持しない場合は、取付部4が固定部20となる。
図1では、保持板部10の長さが固定部20の長さに形成されているが、背板部6に近い径方向の長さに形成することも可能である。この図1より長くした保持板部10の場合には、板ブラシシール2と保持板部10との間に僅かな間隙が形成される。
【0039】
板ブラシシール2、背板部16及び保持板部10は、上述した材質を選定しているが、ケーシング50の線膨張係数に合わせて材質を選定することが好ましい。特に、シール板3の材質は、ニッケル基の合金の他に、ステンレス鋼、その他に、鋼、非鉄金属で製作される場合もある。更には、被密封流体の種類、温度、又は、その他の適用分野の条件によって種々の材質が選定されている。
【0040】
図3は、板ブラシシール2を円弧状に配列する前工程として直線状に積層した状態を拡大したものであって、板ブラシシール2の折曲部7の1部を示す第2実施の形態である。このシール板3は、外周側となる取付部分4Aと内周側となるシール部分6Aとの境界が45°又は50°の折曲角度Aに折曲げられた折曲部7を基に積層している。又、取付部分4Aには側面に取付面4A1が形成されており、取付面4A1に間隔保持部5を接着又は接合し、この間隔保持部5を介した各シール板3を順々に積層する。そして、この図3に示す状態から各シール板3を間隔保持部5と共に軸60の周面に沿って環状に形成し、環状を成す板ブラシシール2を形成する。このとき、シール板3には折曲部7が形成されているから、間隔保持部5を取付部分4Aの取付面4A1に接合すると、折曲部7により間隔保持部5はずれることなく取付面4A1に保持される。その結果、シール板3と間隔保持部5とは容易に直線状にでも円弧状にでも自由な方向へ積層することができるわけである。
【0041】
そして、図3に示すシール板3を図4に示すように環状に配列すると、設計した厚さの各間隔保持部5を各取付部分4A間に挟持されているから、この各間隔保持部5の厚さ寸法により、各シール部分6Aの接面6A1を対向する接面6A1と接触又は近接状態に積層できることになる。
このために、シール部分6Aの各接面6A1間は微少な間隙又は接触状態に形成されるから、シール部分6Aの積層により形成されるシール部6はシール能力を発揮することができる。更に、背板部16の内径を板ブラシシール2の内径に近い寸法に形成するすることにより、シール部6の被密封流体と対向する側を仕切るから更にシール能力が向上する。
【0042】
図4は、図3のようにシール板3を直線状に積層してから板ブラシシール2を整列して円弧状にしたものである。そして、この板ブラシシール2におけるシール部分6Aの接面6A1は、対向する接面6A1と互いに接触していると共に、シール部6Aの取付部4側は間隔保持部5により対向する接面6A1間が間隙に形成されている。この間隔保持部5側の接面6A1間の間隙はシール板3に可撓性を付与すると共に、自由端部15側は、接面6A1間の間隙が接触状態にあるから、シール部6のシール能力を向上させることができる。
更に、シール板3のシール部分6Aは、軸60の径方向に対して折曲部7により45°又は55°の折曲角度Aに傾斜しているから、軸60の当接に対して折曲部7側が弾性変形し、自由端部15が軸60に摺接した場合でも摩耗するのを防止する。
【0043】
図5と図6は、シール板3の折曲部7を形成する方法の1実施例を示すものである。
図5に示すように平板を成すシール板3の取付面4A1に間隔保持部5を接合して複数枚積層し、この複数枚積層した板ブラシシール2の1部をプレス加工により折曲部7に折曲げ形成する。この平板状の板ブラシシール2の図5に示す1部は、この1部全体を一括して折曲部7に折曲げて図6に示すような折曲部7に形成したものである。この折曲部7の折曲角度Aは30°から80°の範囲に形成すると良い。この1実施例では折曲部7の折曲角度Aが45°又は52°に形成したものである。
この折曲部7はシール板3における間隔保持部5側の接面6A1間に間隙が存する位置を折曲角度Aに折曲げて形成するので、シール板3の折曲部7の加工が極めて容易になる。そして、シール板3の材質は、ニッケル合金である。又、間隔保持部5はステンレス鋼の長方形板又はニッケルメッキ等により厚肉に形成したものであって、スペーサである。
シール板3の大きさは、この実施例では30.0mm×5.0mmの長方形で、厚さが0.1mmのものが用いられている。これに対して間隔保持部5の厚さは、0.3mmに形成されている。この図6に示すように積層したものを図4に示すように取付部分4Aを円弧状に再配列することにより、板ブラシシール2に容易に形成される。
【0044】
図7は、ステンレス鋼又はニッケル合金材製のシール板3の一端を折返に曲げてシール板3に間隔保持部5を1体形成したものである。この間隔保持部5を加工するときに、折曲部7も同時に形成する。折曲部7の折曲角度Aは45°又は60°に形成されている。シール板3の一端を折曲げた間隔保持部5の側面は取付面4A1に形成されている。そして、シール板3と間隔保持部5は1体であるから、シール板3を積層すれば間隔保持部5も同時に積層できる。このために間隔保持部5を積層するときにずれることもない。
このシール板3はニッケル合金板であって、その大きさは、45.0×6.0の長方形で、厚さが0.05mmにしたものである。又、間隔保持部5の厚さもニッケル合金板で0.05mmに形成されている。
【0045】
図8は、板ブラシシール2のシール板3を円弧状に積層した状態の各寸法関係の図である。
この板ブラシシール2の1部は、シール板3の取付面4A1に間隔保持部5を接合して各シール板3を積層すると共に、シール部分6Aの自由端部15側の接面6A1を接合状態に形成した拡大図である。この図8から明らかなように、接面6A1間は自由端部15側が密接し、間隔保持部5側が徐々に拡大する間隙に形成される。この3角形状の間隙がシール板3の可撓性に極めて有効である。
シール板3の厚さT1は、0.01から0.5mmに形成するとよい。又、間隔保持部5の厚さも0.01から0.8mmの範囲に形成するとよい。
図8に示す傾斜角度Aの関係は、設計するときにA3=A1−A2の関係にする。
又、シール板3の総数はN=3.1415×D2/T1+T2となる。
更に、L2=T1/sinA3となる。
尚、D1は板ブラシシール2の平均内径、D2は取付部4の平均内径、D3は板ブラシシール2の外径、L1=シール部分6Aの長さ、L2はシール板3に於ける平均内径D1の周方向の長さである。
【0046】
図9は、本発明の第5実施の形態の板ブラシシール2の1部であり、シール板3の取付部分4Aには、2個の貫通孔9が設けられている。そして、この各貫通孔9に2本の整列棒11を貫通してシール板3を積層すると共に、保持する。この整列棒11で取付部分4Aを固定すると板ブラシシール2の取付部4が形成される。このように整列棒11で保持すると、板ブラシシール装置1の組立作業の能率が向上する。
【0047】
図10は、本発明の第6実施の形態の板ブラシシール2の1部を示すものであって、取付部分4Aにおける貫通孔9と整列棒11が1個の場合である。整列棒11を1個にすると、積層して整列する作業が極めて容易になる。
特に、シール板3に折曲部7を設けて整列棒11により整列すると、折曲部7を介した整列作用により積層整列作業が極めて容易になる。
又、取付部分4Aを積層して整理棒11で取付部分4Aを固定すると保持板部10及び背板部16で固定することなく、取付部4のみで固定部20を形成することが可能になる。
【0048】
図11は、図1に示す板ブラシシール装置1がケーシング50と軸60との間に正常に配置された正面図である。軸60が偏芯しない場合には板ブラシシール装置1が図11に示すように嵌合して被密封流体をシールする。
【0049】
図12は、板ブラシシール装置1がケーシング50に保持されて軸60に嵌合していると共に、軸60が偏芯して板ブラシシール2の1部に当接した状態である。
しかし、板ブラシシール2はシール部6が折曲部7により傾斜しているとともに、間隔保持部5によりシール部分Aの接面6A1の取付部分4A側が間隙に形成されているから弾性変形を可能にして可撓性を有し、軸60との圧接力を弱めることが可能になる。
そして、シール部6の接面6A1間の密接により、シール能力を向上することが可能になる。
同時に、被密封流体は、背板部16によりシール部6の取付部4側がシールされる。尚、この背板部16が無くとも被密封流体をシールすることは可能である。
【0050】
以上述べたように、本発明に係わる板ブラシシール装置1は、1実施例として、ケーシング50の内周面52に軸60が嵌合して相対移動する間隙をシールするのに効果が発揮される。この板ブラシシール装置1は、ケーシング50の内周面52に設けられた溝部に取付部4又は固定部20が固着されていると共に、傾斜して積層されたシール部分Aから成るシール部6が軸60側と嵌合している。
この板ブラシシール装置1は、可撓性のシール部6により軸の周面を囲んで環状に形成されているので、ケーシング50と軸60との間隙を効果的にシールすると共に、軸60との圧接に対して摩擦力を弱める。
【0051】
又、シール部6は、各シール部分6Aの積層される接面6A1間の間隙が自由端部15側では狭く、取付部4側では大きく成るような状態に積層されているので、シール部6は被密封流体をシールすると共に、取付部4側では軸60等の当接に対して弾性変形可能な可撓性を発揮する。
【0052】
【発明の効果】
本発明に係わるブラシシール装置によれば、各シール板の取付部分を軸に対して径方向に配列しているから、配列が容易になるとともに、取付部分とシール部分との境に折曲部を設けているから折曲部によってシール板の配列がずれることもない。また、折曲部によって内端が支えられた各取付部分間の径方向を成す間隔保持部軸に対して放射状に配列すればよいので、シール板の配列とともに、組み立てが極めて容易になる。さらに、取付部分は径方向に配列されているので、取付部の外周面は平らな周面状になり、取付部を結合するための溶接が容易になる。また、取付部分は間隔保持部を介して互いに接合して環状に積層するだけで、シール部分の接面間を接触又は近接できるので、シール効果が向上する。さらに、図8から明らかなように、折曲部の突出した曲がり面により取付部側の各接面間の間隙も狭くなるので、軸の周面に沿った環状を成すシール部により被密封流体をシールする優れた効果奏する。又、シール板の各配列した接面間の微少な間隙の働きにより軸の当接に対してシール部分の間隔保持部側が可撓性を発揮し、この可撓性の付与により軸と強く摩耗するのが効果的に防止できる。しかも、シール部は、被密封流体の作用方向に対してシール板としての幅があるから弾性変形することもなく、耐圧能力の効果を発揮する。
【0053】
請求項2に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、取付部分とシール部分との境界が折曲部に形成され、取付部分は軸の径方向へ取り付けられると共に、取付部分に板状のスペーサを設けても折曲部を介して径方向に保持されるので簡単に積層できると共に、環状に組み立てることが容易になる効果を奏する。又、板状のスペーサの厚さ寸法によりシール部分の接面間の密接状態を設定する効果を奏する。
【0054】
請求項3に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、加工時に、折曲部の折曲げ加工行程と、シール板を折り返して間隔保持部が形成される加工工程とが同時にできるので、製作が容易である。又、折曲げられたスペーサによりシール板と間隔保持部とを一体化できるので、シール板を組み立てるとスペーサも同時に組立られるから全体の組立が容易になる効果を奏する。そして、折曲げたスペーサは取付部を強固に保持させる効果を奏する。
【0055】
請求項4に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、シール部が軸の回転方向へ30°から80°に傾斜しているので、軸の揺動によりシール部が、軸と当接しても、シール部が取付部により片持ち梁のように保持されていると共に、間隔保持部側の接面間の間隙により弾性変形可能にされているので、自由端部の圧接力を弱めてシール部が軸と摺動しても摩耗するのを効果的に防止する。
【0056】
請求項5に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、シール板に設けられた貫通孔に整列棒を貫通して積層すると、簡単にシール板を環状に積層することが可能になる。同時に、取付部を整列棒で固着すると、保持板部で取付部を挟持する必要も無く組立が簡単になる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる好ましい1実施の形態を示す板ブラシシール装置の軸方向の半断面図である。
【図2】図1の板ブラシシール装置を内径側から見た1部の平面図である。
【図3】本発明に係わる第2実施の形態を示す板ブラシシールの1部の正面図である。
【図4】本発明に係わる第3実施の形態を示す板ブラシシールの1部の正面図である。
【図5】本発明に係わる板ブラシシールにおける折曲部の加工前工程を示す1部の正面図である。
【図6】図5に示す板ブラシシールを折曲げ加工した正面図である。
【図7】本発明に係わる第4実施の形態の板ブラシシールの正面図である。
【図8】本発明に係わるシール板を3枚積層した状態の寸法関係を示す正面図である。
【図9】本発明に係わる第5実施の形態の板ブラシシールを組立た状態の1部の斜視図である。
【図10】本発明に係わる第6実施の形態の板ブラシシールを組立る状態の1部の斜視図である。
【図11】図1に示す板ブラシシール装置の1部の正面図である。
【図12】 図11の板ブラシシール装置の作動状態の1部の正面図である。
【図13】 従来のブラシシール装置の半断面図である。
【図14】 従来の板ブラシシール装置の1部の斜視図である。
【符号の説明】
1 板ブラシシール装置
2 板ブラシシール
3 シール板
4 取付部
4A 取付部分
4A1 取付面
5 間隔保持部
6 シール部
6A シール部分
6A1 接面
7 折曲部
9 貫通孔
10 保持板部
11 整列棒
15 自由端部
16 背板部
16A 固着部
16B 支持面
20 固定部
50 ケーシング
52 内周面
60 軸
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plate brush seal device that seals between two components that move relative to each other around an axis of rotation, such as an aircraft or a gas turbine. In particular, the plate brush seal device can be flexibly deformed in response to a change in one part even if one of the two components changes slightly, and it is also possible to easily stack thin plates in production. The present invention relates to the technical field of plate brush seal devices.
[0002]
[Prior art]
A related art relating to the present invention is a brush seal device 100 shown in FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the brush seal device 100 attached between the rotating shaft 120 and the outer peripheral surface of the through hole of the casing 110 through which the rotating shaft 120 passes. The casing 110 is a component of a steam turbine or a gas turbine. A sealed fluid such as a gas is sealed so that the brush seal device 100 partitions a gap with the rotary shaft 120 provided in the casing 110.
[0003]
In FIG. 13, the brush seal device 100 is formed in a ring shape as a whole and is attached to the groove portion 112 of the casing 110. The main components of the brush seal device 100 are a brush seal 109, a back plate 102, and a support plate 103.
The circular brush seal 109 has the bristles 101 attached to the radial direction so as to form a bundle having a thickness of tens of thousands and hundreds of thousands of bristles 101. Along the wall. One end of the combined outer periphery forms the mounting portion 104, and the inner peripheral free end surface 105 of the brush seal 109 is formed on the peripheral surface so as to face the rotating shaft 120.
[0004]
The bristles 101 generally have a wire diameter of about 0.1 mm. In order to seal between the rotating shafts by the bristles 101, a wall having a thickness in the sealing direction must be formed. For this reason, since a large number of bristles 101 of tens of thousands or more must be arranged in a bundle, it is difficult to arrange the bristles 101 and to fix the attachment portion 104 in manufacturing the brush seal 109. Will accompany.
[0005]
On the side surface of the brush seal 109, an annular back plate 102 is disposed with the side surface 108 in contact with the brush seal 109, and supports the bristles 101 against the action of the pressure of the sealed fluid.
Also, on the other surface of the brush seal 109, a holding plate 103 is formed as a ring plate and is integrally disposed so as to sandwich the mounting portion 104 side of the brush seal 109 with the back plate 102. . The holding plate 103 is formed with a narrow radial width so as to have a degree of freedom to expose the brush seal 109 even when a fluid to be sealed acts or when the rotating shaft 120 abuts.
The back plate 102, the attachment portion 104 of the brush seal 109, and the holding plate 103 are welded at one end to form a coupling portion 106. However, since the brush seal 109 is composed of a large number of bristles 101, the brush seal 109 tends to fall apart, and since the wire diameter is thin, welding becomes difficult.
[0006]
A solid line of the shaft 120 shown in FIG. 13 shows a state in which the shaft 120 swings and presses against the brush seal 109 during rotation. Further, the rotating shaft 120 indicated by the phantom line in FIG. 13 is close to or lightly contacts the free end surface of the brush seal 109.
When the rotating shaft 120 is eccentric and press-contacts the brush seal 109 as indicated by a solid line, the brush seal 109 is deformed as if bent. For this reason, the bristles 101 are arranged in a state of being inclined with respect to the radial direction of the rotary shaft 120 so that the bristles 101 are easily deformed even when the rotary shaft 120 abuts. However, it is extremely difficult to attach the bristles 101 so as to be accurately inclined to the set angle.
[0007]
Further, when the rotating shaft 120 vibrates or is eccentric and comes into contact with the brush seal 109, the brush seal 109 increases the inclination angle while being in pressure contact with the rotating shaft 120.
On the other hand, the rotating shaft 120 is separated from the brush seal 109 on the opposite peripheral surface. At this time, the free end side of the inner periphery of the brush seal 109 is in a non-contact state with a large gap with the rotary shaft 120, so each bristles 101 are pressed by the pressure of the sealed fluid flowing through the gap with the rotary shaft 120. As a result, a gap is created between the bristles 101, so that the fluid to be sealed leaks.
[0008]
Furthermore, as another related technique, there is a plate brush seal shown in FIG. The plate brush seal 109 is formed by laminating the entire thin plate seal 115 along the circumferential direction at an inclination angle A with respect to the radial direction. A thin plate as the plate seal 115 is overlapped in the circumferential direction of the rotating shaft 120 to seal the high pressure side region and the low pressure side region.
Then, the outer peripheral portion of the plate seal 115 is brazed to be formed on the mounting portion 104, and is attached to the groove portion 110 of the casing 110 through the brazed mounting portion 104 as shown in FIG. A back plate 102 is disposed on the side surface of the low-pressure side region P2 of the plate seal 115, and a holding plate 103 is disposed on the side surface of the high-pressure region side P1, and the back plate 102 and the holding plate 103 on both sides are disposed. Thus, both sides of the plate seal 209 are supported.
[0009]
Since the thin plate seal 115 is formed to have a certain width in the axial direction of the rotating shaft 120, if the sheets are stacked one by one, a wall having a thickness in the sealing direction (axial direction) is formed. . However, the seal plate 115 is simply overlapped in a straight line by simply overlapping in the thickness direction, and it is difficult to form an annular shape. In order to overlap the seal plate 115 in a ring shape, the thin plate must be bent in an arc shape in the stacking direction. This arc-shaped radius of curvature must be designed from the outer diameter of the rotating shaft 120. This design and production is difficult.
[0010]
As another method for solving this difficult design and manufacture, in order to overlap the seal plate 115 around the rotating shaft 120 so as to form an annular shape, the outer periphery of the seal plate 115 is longer than the inner periphery. Spacers and projections are provided in the gaps between the overlapping surfaces 116 of the outer peripheral mounting portion 104 so as to have respective peripheral lengths corresponding to the inner and outer diameters so that the overlapping surface 116 on the free end surface 105 side can be contacted.
On the other hand, the mounting structure of the seal plate 115 provided with spacers and projections between the overlapping surfaces 116 is shifted when the stacked surfaces of the spacers are displaced. It becomes difficult from. Further, since tens of thousands to tens of thousands of seal plates 115 are overlapped, the mounting thereof becomes more difficult due to difficulty in alignment.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is extremely difficult for the brush seal device to manufacture the brush seal 109 in which the hundreds of thousands of bristles 101 are formed in a wall shape in the direction of partitioning while bundling them in the acting direction of the fluid to be sealed. There is a limit to improving ability. This is because the number of bristles 101 constituting the brush seal 109 is too large, so that it is difficult to mount the bristles 101 at an inclination and difficult to fix the mounting portion 104. The problem of the width of arranging the bristles 101 in the sealing direction in accordance with the sealing ability, and further, when the brush seal 109 is separated from the rotating shaft 120 due to the eccentricity of the rotating shaft, the free end side of the bristles 101 is deformed in the sealing direction. Therefore, there is a problem that leakage of the sealed fluid increases.
[0012]
Furthermore, even in the case of a plate brush seal using the seal plate 115 for solving this problem, it is in a situation where it is impossible to solve the difficult problem of overlapping the mounting portions for forming the seal plate 115 in an annular shape. Furthermore, it is difficult to form a gap between the overlapping surfaces of the seal plate 115 on the seal portion side so as to have flexibility.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the technical problem to be solved is that when the seal plates are formed in an annular shape, the inner diameter side is closely spaced. An object of the present invention is to make it possible to easily stack and assemble plate brush seals that form sparse intervals on the outer diameter side. Furthermore, the flexibility of the seal portion is provided by setting the inclination angle of the seal portion of the plate brush seal as set.
Further, in order to improve the sealing ability of the seal portion of the plate brush seal, the interval between the inner peripheral side surfaces of the seal plate can be easily held by the interval holding portion of the mounting portion.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and technical means thereof are configured as follows.
[0015]
The plate brush seal device of the present invention according to claim 1 is a plate brush seal device in which the outer peripheral side is attached to one casing which is relatively moved by fitting, and the inner peripheral side seals between the other shaft,
A thin plate formed in an annular shape by laminating opposing contact surfaces in the circumferential direction of the shaft has a seal plate in which the outer peripheral side is a mounting portion and the inner peripheral side is a seal portion, and between the mounting portions of the respective seal plates An attachment portion that is annularly stacked with a plate-like interval holding portion interposed therebetween, and each facing contact surface on the inner peripheral side of the seal portion corresponding to the thickness dimension of each interval holding portion of the attachment portion. A seal portion that is annularly stacked in contact or close proximity, and the attachment portion of each seal plate forms a radial direction with respect to the shaft, and the boundary between the attachment portion and the seal portion World And the inner ends of the gap holding portions that are bent at a bending angle that inclines the seal portion from the mounting portion in the rotation direction of the shaft, and are formed in the radial direction. It is locked at almost the same position.
Hereinafter, the above-described facing surface is abbreviated as a contacting surface. Hereinafter, the bending angle is also referred to as an inclination angle.
[0016]
In the plate brush seal device according to the first aspect of the present invention, since the seal portion is inclined from the bent portion at the boundary between the attachment portion and the seal portion, all the attachment portions are arranged with respect to the radial radial direction of the shaft. When it is positioned in the radial direction, it becomes easy to join and overlap the interval holding portions to each mounting portion, and the seal that forms an annular shape along the peripheral surface of the shaft by bringing the contact surface of the seal portion into contact or close to each other. It can be easily formed on the part. As a result, it becomes very easy to assemble the seal plates by stacking them, and the sealed fluid can be effectively sealed by the seal portion. Furthermore, since the inclination angle of the seal portion is assembled as set, it has elastic deformation and can be prevented from being worn even if the seal portion abuts against the shaft.
[0017]
Further, when the interval holding portions are joined one after another between the mounting surfaces of the mounting portion, the entire mounting portion can be integrated, and the inclination angle of the seal portion becomes as designed. For this reason, a plate brush seal device can be accurately attached between the casing and the shaft. Further, the seal portion can be arranged in a circular shape while the contact surfaces of the seal portion can be arranged in contact with or close to each other. For this reason, the fitting with the shaft of the seal portion becomes a minute gap, the sealing ability is improved, and the flexibility of the seal portion can be exhibited by the inclination angle of the seal portion.
[0018]
The present invention according to claim 2 Board The brush seal device has an interval holding portion of the mounting portion. The length of the mounting portion is almost the same as the radial length. In plate shape Set the distance between the facing surfaces It is formed in the spacer.
[0019]
In the plate brush seal device according to the second aspect of the present invention, the boundary between the attachment portion and the seal portion is formed at the bent portion so that the attachment portion can be attached in the radial direction of the shaft. Even if a plate-like spacer is provided in the portion, it can be easily stacked by mounting in the radial direction and holding the interval holding portion by the bent portion, and it becomes easy to assemble in an annular shape.
[0020]
The present invention according to claim 3 Board In the brush seal device, the interval holding portion of the mounting portion is a seal plate. The outer periphery of Bend Set the distance between the facing surfaces It is formed in the spacer.
[0021]
In the plate brush seal device of the present invention according to claim 3, since the folding process of the bent portion and the seal plate are folded back and formed in the interval holding portion at the time of processing, the manufacturing is easy and the seal plate Since the spacer can be assembled at the same time when the seal plate is assembled, the assembly of the entire plate brush seal is facilitated.
[0022]
The present invention according to claim 4 Board The brush seal device has the seal portion. The bending angle But It is formed in the range of 30 ° to 80 °.
[0023]
In the plate brush seal device according to the fourth aspect of the present invention, since the seal portion is inclined from 30 ° to 80 ° in the rotation direction of the shaft, even if the seal portion abuts on the shaft due to the swing of the shaft. It becomes possible to weaken the friction by elastic deformation. As a result, it can be expected to effectively prevent the seal portion from being worn even if it slides on the shaft.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the plate brush seal device according to the present invention, wherein the mounting portion is provided with a through hole, and the through hole has an alignment rod. The Penetrate The mounting portion is coupled by the alignment bar. It is what.
[0025]
In the plate brush seal device according to the fifth aspect of the present invention, when the alignment rods are stacked through the through holes provided in the seal plate, the seal plates can be easily stacked in an annular shape. When this alignment bar is a wire or a ring bar, the seal plate can be formed in an annular shape. At the same time, if the mounting portion is held by the alignment rod, there is no need to hold the mounting portion by the holding plate, and the effect of facilitating assembly can be expected while saving parts.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plate brush seal device showing a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail. The following drawings are not conceptual diagrams for explaining the invention, but are design drawings based on the implementation.
[0027]
FIG. 1 is a half cross-sectional view of a plate brush seal device 1 that seals a gap between a casing 50 and a shaft 60 according to the first embodiment to a high pressure P1 side and a low pressure P2 side.
2 is a front view of a part of the plate brush seal device 1 of FIG. 1 as viewed from the inner diameter side.
Furthermore, FIG. 3 is a front view of a part of the plate brush seal 2 showing the second embodiment.
FIG. 4 is a front view of a part of the plate brush seal 2 showing the third embodiment.
Further, FIG. 5 is a front view of the previous step in which the bent portion of the plate brush seal 2 is formed.
FIG. 6 is a front view showing a state in which the plate brush seal in the intermediate process shown in FIG. 5 is pressed into a bent portion.
FIG. 7 is a front view of a part of a plate brush seal 2 showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view showing a laminated arrangement relationship of a part of the plate brush seal 2 of FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a part of a plate brush seal 2 showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a part of the plate brush seal 2 according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a front view showing a part of the plate brush seal 2 of FIG.
FIG. 12 is a front view showing an operating state of the plate brush seal 2 of FIG.
[0028]
The plate brush seal device 1 according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
1 and 2, reference numeral 1 denotes a plate brush seal device. The fixed portion 20 including the attachment portion 4 of the plate brush seal device 1 is attached to a fixing portion such as a groove provided on the inner peripheral surface 52 of the casing 50 which is one component (hereinafter, one component is referred to as one component). Casing 50). Further, the free end portion 15 on the inner peripheral side of the plate brush seal device 1 is disposed so as to be in contact with or close to the outer peripheral surface of the shaft 60 which is the other component (hereinafter, the other component). Is axis 60). The fluid to be sealed on the high pressure P1 side is sealed by the plate brush seal 2.
[0029]
In this brush seal device 1, the plate brush seal 2, the holding plate portion 10 and the back plate portion 16 are main components. Note that only the plate brush seal 2 is attached to the casing 50 without providing the holding plate portion 10 and the back plate portion 16. Fixation It can also be set as the plate brush seal apparatus 1 by attaching to a part.
Among these, the plate brush seal 2 is formed in a ring shape while the seal plates 3 are stacked in a laminated state along the circumferential direction of the shaft 60. The seal plate 3 has a mounting portion 4A attached in the radial direction and a sealing portion. 6 As shown in FIG. 4, A is inclined through the bent portion 7 in the rotational direction of the shaft 60. In addition, the seal plates 3 are annularly stacked with the spacing portions 5 in contact with the mounting surface 4A1 of the mounting portion 4A of the seal plate 3. The contact surface 6A1 of the seal portion 6A on the free end 15 side is laminated in contact with each other according to the set thickness dimension of the gap holding portion 5. The mounting portion 4 is fixed by welding or the like on the outer peripheral surface over the entire circumference. You The
[0030]
The seal plate 3 is formed of a thin plate, and the thin plate as one embodiment has a thickness in the range of 0.05 to 0.5 mm, a length of 20.0 to 100.0 mm, and a width of 3 It is formed in a rectangle of 0.0 to 10.0 mm. The thickness, length, and width are variously designed in sizes other than this size depending on the size of the mounting device.
[0031]
And the space | interval holding | maintenance part 5 as a rectangular spacer is attached to attachment surface 4A1 of the attachment part 4A of the seal plate 3. FIG. Further, a nickel alloy gap holding portion 5 which is thickened by electroplating or the like can be formed on the mounting surface 4A1. As shown in FIG. 4, the thickness of the gap holding portion 5 is a dimension of a space gap generated between the mounting surfaces 4 </ b> A <b> 1 of the mounting portion 4 </ b> A when the seal plates 3 are laminated in an annular shape. The clearance between the mounting surfaces 4A1 is such that when the seal plate 3 is annularly stacked along the circumferential surface of the shaft 60 with the contact surfaces 6A1 on the inner peripheral free end 15 side being in contact with or close to each other, Since the circumference becomes longer than the circumference of the free end portion 15 by a larger diameter, an interval obtained by equally dividing the circumference length is a dimension generated between the mounting portions 4A. The thickness of the interval holding part 5 is formed to a thickness corresponding to the dimension of each gap. The interval holding portion 5 is a spacer formed on a metal plate, a thick metal film such as electroplating, a convex portion by bending, or the like.
[0032]
FIG. 2 is a view in which the contact surfaces 6A1 of the seal portion 6 on the free end 15 side of the plate brush seal 2 are arranged in contact with each other in FIG. In this state, the contact surface 4A1 of the attachment portion 4A is stacked in contact with each other via the interval holding portion 5. Then, together with the outer peripheral surface of the attachment portion 4, the outer peripheral surfaces of the back plate portion 16 and the holding plate portion 10 can be bonded together by welding or the like to be integrated as the fixing portion 20.
[0033]
Each seal plate 3 is formed in a bent portion 7 that is bent from the boundary between the attachment portion 4A and the seal portion 6A. The inclination angle A of the seal portion 6A by the bent portion 7 is determined by the rotational speed of the shaft, the magnitude of the shaft eccentricity, and further the swinging state of the shaft. The plate brush seal 2 shown in FIG. 3 is an example in which the bending angle A of the bent portion 7 of the seal plate 3 is designed to be 32 degrees. Further, the bending angle A of the bent portion 7 of the plate brush seal 2 shown in FIG. 4 is 45 °. The length of the seal plate 3 is 30.0 mm and the width is 5.0 mm. The thickness of the seal plate 3 is 0.1 mm. Furthermore, the material of the seal plate 3 is a nickel alloy (INCO718), and the interval holding part 5 is a nickel alloy, stainless steel, special steel, or the like.
[0034]
In the numerical range generally set as the shape of the seal plate 3 in this other embodiment, the bending angle A of the seal plate 3 is designed to be 30 ° to 80 °. More preferably, the angle is 40 ° to 78 °. The seal plate 3 is formed in a rectangular shape.
In addition, the rectangular length of the seal plate 3 was formed in the range of 8.0 to 55.0 mm, and the width was used in the range of 2.5 to 7.5 mm. Further preferable examples include those of 30.0 × 3.0 mm, 50.0 × 8.0 mm, and 45.0 × 6.0 mm.
The thickness of the seal plate 3 is in the range of 0.01 to 0.5 mm, preferably 0.08 to 0.3 mm.
[0035]
These dimensions are set according to the size of the plate brush seal device 1, and the larger the diameter, the larger the size of the seal plate 3 accordingly. Further, the higher the pressure of the sealed fluid, the larger the width dimension is formed.
The thin plate 7 is made of a material such as a steel plate, a stainless steel plate, a nickel-based alloy plate, a cobalt alloy plate, or a ceramic plate.
Further, the interval holding portion 5 is formed on a rectangular plate, a spacer obtained by bending the seal plate 3, a thick wall by plating, a convex portion obtained by processing the seal plate 3, or the like. Nickel, cobalt alloy or the like is suitable for the material of the gap holding portion 5. However, if the material is the same as the material of the seal plate 3, it is good in terms of expansion and contraction due to the difference in the bonding property and thermal expansion coefficient between them. Results can be put.
[0036]
Next, in the plate brush seal device 1, a ring-shaped back plate portion 16 that supports the plate brush seal 2 is provided on the side opposite to the side on which the fluid to be sealed acts via the plate brush seal 2. Yes. The back plate portion 16 has an adhering portion 16A for holding the mounting portion 4 of the plate brush seal 2 and a support surface 16B for supporting the plate brush seal 2 so that it is not bent excessively due to the pressure of the sealed fluid. Is provided. The plate brush seal 2 is supported by the support surface 16B so as not to be deformed even when the pressure of the sealed fluid is received. The back plate 16 is made of a steel plate, stainless steel plate, nickel alloy plate, cobalt alloy plate, aluminum plate, or the like.
[0037]
A holding plate portion 10 is disposed on the opposite side to the back plate portion 16 that supports the plate brush seal 2. The holding plate portion 10 is formed in a ring shape having a width smaller than the radial width of the back plate portion 16. The holding plate portion 10 holds the plate brush seal 2 in cooperation with the back plate portion 16. The holding plate portion 10 is also made of the same material as the back plate portion 16.
[0038]
As described above, the plate brush seal 2 sandwiches the attachment portion 4 between the back plate portion 16 and the holding plate portion 10 and integrally joins the joint portions of these three parts by welding. The connecting portion of the back plate portion 16, the plate brush seal 2 and the holding plate portion 10 forms a fixed portion 20. When the plate brush seal 2 is not sandwiched between the back plate portion 16 and the holding plate portion 10, the attachment portion 4 becomes the fixed portion 20.
In FIG. 1, the length of the holding plate portion 10 is formed to be the length of the fixed portion 20, but the back plate portion 1 It is also possible to form a radial length close to 6. In the case of the holding plate portion 10 longer than that in FIG. 1, a slight gap is formed between the plate brush seal 2 and the holding plate portion 10.
[0039]
Although the material mentioned above is selected for the plate brush seal 2, the back plate portion 16, and the holding plate portion 10, it is preferable to select materials according to the linear expansion coefficient of the casing 50. In particular, the seal plate 3 may be made of stainless steel, in addition to nickel-based alloys, steel, and non-ferrous metals. Furthermore, various materials are selected depending on the type of sealed fluid, temperature, or other application field conditions.
[0040]
3 is an enlarged view of a state in which the plate brush seals 2 are linearly stacked as a pre-process for arranging the plate brush seals 2 in an arc shape, and shows a part of the bent portion 7 of the plate brush seal 2 according to the second embodiment. It is. The seal plate 3 is laminated on the basis of a bent portion 7 in which the boundary between the mounting portion 4A on the outer peripheral side and the seal portion 6A on the inner peripheral side is bent at a bending angle A of 45 ° or 50 °. ing. Further, the mounting portion 4A has a mounting surface 4A1 on the side surface, and the interval holding portion 5 is bonded or joined to the mounting surface 4A1, and the seal plates 3 are sequentially laminated via the interval holding portion 5. . Then, each seal plate 3 is formed in an annular shape along the peripheral surface of the shaft 60 together with the interval holding portion 5 from the state shown in FIG. 3, thereby forming the annular plate brush seal 2. At this time, since the bent portion 7 is formed in the seal plate 3, when the interval holding portion 5 is joined to the attachment surface 4A1 of the attachment portion 4A, the attachment portion 4A1 is not displaced by the bent portion 7. Retained. As a result, the seal plate 3 and the interval holding portion 5 can be easily stacked in any direction, either linearly or arcuately.
[0041]
When the seal plates 3 shown in FIG. 3 are arranged in an annular shape as shown in FIG. 4, the interval holding portions 5 having the designed thickness are sandwiched between the attachment portions 4A. Depending on the thickness dimension, the contact surface 6A1 of each seal portion 6A can be stacked in contact with or in close proximity to the opposing contact surface 6A1.
For this reason, since each contact surface 6A1 of the seal portion 6A is formed in a minute gap or contact state, the seal portion 6 formed by stacking the seal portions 6A can exhibit a sealing ability. Furthermore, by forming the inner diameter of the back plate portion 16 to a size close to the inner diameter of the plate brush seal 2, the side of the seal portion 6 that faces the fluid to be sealed is partitioned, thereby further improving the sealing ability.
[0042]
FIG. 4 is a diagram in which the seal plate 3 is laminated in a straight line as shown in FIG. 3 and then the plate brush seal 2 is aligned to form an arc shape. The contact surface 6A1 of the seal portion 6A in the plate brush seal 2 is in contact with the opposing contact surface 6A1, and the attachment portion 4 side of the seal portion 6A is between the contact surfaces 6A1 facing each other by the interval holding portion 5. Is formed in the gap. The gap between the contact surfaces 6A1 on the spacing holding part 5 side provides flexibility to the seal plate 3, and the free end 15 side has a contact state between the contact surfaces 6A1. The sealing ability can be improved.
Further, since the seal portion 6A of the seal plate 3 is inclined at a bending angle A of 45 ° or 55 ° by the bent portion 7 with respect to the radial direction of the shaft 60, the seal portion 6A is bent with respect to the contact of the shaft 60. Even when the curved portion 7 side is elastically deformed and the free end portion 15 is in sliding contact with the shaft 60, it is prevented from being worn.
[0043]
5 and 6 show an embodiment of a method for forming the bent portion 7 of the seal plate 3.
As shown in FIG. 5, a plurality of gap holding portions 5 are joined to the mounting surface 4A1 of the flat seal plate 3, and a plurality of laminated plate brush seals 2 are pressed to form a bent portion 7 by pressing. Bend to form. A part of the flat plate brush seal 2 shown in FIG. 5 is formed by bending the whole part into a bent part 7 as shown in FIG. The bent angle A of the bent portion 7 is preferably formed in the range of 30 ° to 80 °. In this embodiment, the bending angle A of the bent portion 7 is 45 ° or 52 °.
Since the bent portion 7 is formed by bending a position where a gap exists between the contact surfaces 6A1 on the side of the interval holding portion 5 in the seal plate 3 at a bending angle A, the bending portion 7 of the seal plate 3 is extremely processed. It becomes easy. The material of the seal plate 3 is a nickel alloy. The interval holding portion 5 is a spacer made of a stainless steel rectangular plate or nickel plating, and is a spacer.
In this embodiment, the seal plate 3 has a rectangular shape of 30.0 mm × 5.0 mm and a thickness of 0.1 mm. On the other hand, the thickness of the space | interval holding | maintenance part 5 is formed in 0.3 mm. As shown in FIG. 4, the stacked portions as shown in FIG. 6 are easily formed on the plate brush seal 2 by rearranging the mounting portions 4A in an arc shape as shown in FIG.
[0044]
FIG. 7 shows a case where one end of a seal plate 3 made of stainless steel or nickel alloy material is bent back to form one interval holding portion 5 on the seal plate 3. When processing this space | interval holding | maintenance part 5, the bending part 7 is also formed simultaneously. The bending angle A of the bent portion 7 is formed at 45 ° or 60 °. A side surface of the interval holding portion 5 where one end of the seal plate 3 is bent is formed on the mounting surface 4A1. Since the seal plate 3 and the interval holding part 5 are one body, if the seal plate 3 is laminated, the interval holding part 5 can be laminated at the same time. For this reason, there is no deviation when the interval holding portions 5 are stacked.
The seal plate 3 is a nickel alloy plate having a size of 45.0 × 6.0 and a thickness of 0.05 mm. Moreover, the thickness of the space | interval holding | maintenance part 5 is also formed in the 0.05mm with the nickel alloy board.
[0045]
FIG. 8 is a diagram of dimensional relationships in a state where the seal plates 3 of the plate brush seal 2 are stacked in an arc shape.
One part of the plate brush seal 2 is joined to the attachment surface 4A1 of the seal plate 3 by joining the interval holding portions 5 to laminate each seal plate 3, and to the contact surface 6A1 on the free end 15 side of the seal portion 6A. It is the enlarged view formed in the state. As is apparent from FIG. 8, the free end 15 side is in close contact between the contact surfaces 6A1, and the gap holding portion 5 side is formed in a gap that gradually increases. This triangular gap is extremely effective for the flexibility of the seal plate 3.
The thickness T1 of the seal plate 3 is preferably 0.01 to 0.5 mm. Moreover, the thickness of the space | interval holding | maintenance part 5 is good to form in the range of 0.01-0.8 mm.
The relationship of the inclination angle A shown in FIG. 8 is a relationship of A3 = A1-A2 when designing.
The total number of seal plates 3 is N = 3.1415 × D2 / T1 + T2.
Further, L2 = T1 / sinA3.
D1 is an average inner diameter of the plate brush seal 2, D2 is an average inner diameter of the mounting portion 4, D3 is an outer diameter of the plate brush seal 2, L1 = length of the seal portion 6A, and L2 is an average inner diameter of the seal plate 3. It is the length in the circumferential direction of D1.
[0046]
FIG. 9 is a part of the plate brush seal 2 according to the fifth embodiment of the present invention, and two through holes 9 are provided in the mounting portion 4A of the seal plate 3. Then, the two alignment rods 11 are passed through the through-holes 9, and the seal plate 3 is stacked and held. When the attachment portion 4A is fixed by the alignment rod 11, the attachment portion 4 of the plate brush seal 2 is formed. Thus, if it hold | maintains with the alignment stick | rod 11, the efficiency of the assembly operation | work of the plate brush seal apparatus 1 will improve.
[0047]
FIG. 10 shows a part of the plate brush seal 2 according to the sixth embodiment of the present invention, and shows a case where there is one through hole 9 and one alignment bar 11 in the attachment portion 4A. When the number of the alignment bars 11 is one, the work of stacking and aligning becomes extremely easy.
In particular, when the bent portion 7 is provided on the seal plate 3 and aligned by the alignment rod 11, the stacking and aligning operation becomes extremely easy due to the alignment action via the bent portion 7.
Further, when the mounting portion 4A is stacked and the mounting portion 4A is fixed by the arranging rod 11, the fixing portion 20 can be formed only by the mounting portion 4 without being fixed by the holding plate portion 10 and the back plate portion 16. .
[0048]
FIG. 11 is a front view in which the plate brush seal device 1 shown in FIG. 1 is normally disposed between the casing 50 and the shaft 60. When the shaft 60 is not eccentric, the plate brush seal device 1 is fitted as shown in FIG. 11 to seal the fluid to be sealed.
[0049]
FIG. 12 shows a state in which the plate brush seal device 1 is held by the casing 50 and is fitted to the shaft 60, and the shaft 60 is eccentric and is in contact with a part of the plate brush seal 2.
However, the plate brush seal 2 is such that the seal portion 6 is inclined by the bent portion 7 and the interval holding portion 5 6 Since the attachment portion 4A side of the A contact surface 6A1 is formed in the gap, it can be elastically deformed to have flexibility and weaken the pressure contact force with the shaft 60.
And the sealing capability can be improved by the close contact between the contact surfaces 6A1 of the seal portion 6.
At the same time, the fluid to be sealed is sealed on the attachment portion 4 side of the seal portion 6 by the back plate portion 16. Even if the back plate portion 16 is not provided, it is possible to seal the sealed fluid.
[0050]
As described above, the plate brush seal device 1 according to the present invention, as one embodiment, is effective in sealing the gap in which the shaft 60 is fitted to the inner peripheral surface 52 of the casing 50 and relatively moved. The The plate brush seal device 1 is configured such that a mounting portion 4 or a fixing portion 20 is fixed to a groove portion provided on an inner peripheral surface 52 of a casing 50, and a sealing portion that is inclined and stacked. 6 A seal portion 6 made of A is fitted to the shaft 60 side.
Since the plate brush seal device 1 is formed in an annular shape so as to surround the peripheral surface of the shaft by the flexible seal portion 6, the gap between the casing 50 and the shaft 60 is effectively sealed. Rus In addition, the frictional force is weakened against the pressure contact with the shaft 60.
[0051]
Further, the seal portion 6 is laminated such that the gap between the contact surfaces 6A1 where the seal portions 6A are laminated is narrow on the free end 15 side and large on the mounting portion 4 side. Seals the fluid to be sealed and exhibits flexibility that allows elastic deformation with respect to the abutment of the shaft 60 and the like on the mounting portion 4 side.
[0052]
【The invention's effect】
According to the brush seal device of the present invention, the mounting portion of each seal plate Are arranged in the radial direction with respect to the axis, making the arrangement easier, Mounting part and seal part With A bend is provided at the border Because , The arrangement of the seal plates is not shifted by the bent portion. Also, each inner end is supported by the bent part Spacing section that forms radial direction between mounting parts Also Radial to the axis Array The arrangement of the seal plate With Very easy to assemble Nina The further, Mounting part Since they are arranged in the radial direction, the outer peripheral surface of the attachment portion is a flat peripheral surface, and welding for joining the attachment portions is facilitated. Also, The mounting parts are joined to each other via the gap holding part. In a ring Laminate Just , Contact or proximity between the contact surfaces of the seal part As a result, the sealing effect is improved. Further, as is apparent from FIG. 8, the gap between each contact surface on the mounting portion side is narrowed by the bent surface from which the bent portion protrudes, so that an annular shape is formed along the peripheral surface of the shaft. Seal the fluid to be sealed with the seal. outstanding effect The Play. Also, each seal plate Array Between the contact surfaces Small Seal part against shaft abutment due to gap Min Interval holding Department side Exerts flexibility, and by giving this flexibility Strong with the axis Effectively prevents wear Can The In addition, since the seal portion has a width as a seal plate with respect to the acting direction of the fluid to be sealed, the seal portion does not elastically deform and exhibits the effect of pressure resistance.
[0053]
According to the plate brush seal device of the present invention according to claim 2, the boundary between the attachment portion and the seal portion is formed at the bent portion, the attachment portion is attached in the radial direction of the shaft, and the attachment portion has a plate-like shape. Even if the spacer is provided, since it is held in the radial direction through the bent portion, it is possible to easily stack the layers, and it is possible to easily assemble the ring. In addition, there is an effect that a close state between the contact surfaces of the seal portion is set by the thickness dimension of the plate-like spacer.
[0054]
According to the plate brush seal device of the present invention according to claim 3, since the folding process of the bent portion and the processing step of folding the seal plate to form the interval holding portion can be performed simultaneously during processing, Is easy. In addition, since the seal plate and the interval holding portion can be integrated by the bent spacer, the spacer is also assembled at the same time when the seal plate is assembled, so that the entire assembly is facilitated. The bent spacer has an effect of firmly holding the mounting portion.
[0055]
According to the plate brush seal device of the present invention according to claim 4, since the seal portion is inclined from 30 ° to 80 ° in the rotation direction of the shaft, the seal portion is brought into contact with the shaft by swinging the shaft. In addition, since the seal portion is held like a cantilever by the mounting portion and is elastically deformable by the gap between the contact surfaces on the interval holding portion side, the pressure contact force at the free end portion is weakened to seal This effectively prevents wear even when the part slides on the shaft.
[0056]
According to the plate brush seal device of the present invention according to claim 5, when the alignment rod is passed through and laminated in the through hole provided in the seal plate, the seal plate can be easily laminated in an annular shape. At the same time, when the attachment portion is fixed with the alignment rod, there is no need to hold the attachment portion between the holding plate portions, and the assembly can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of an axial direction of a plate brush seal device showing a preferred embodiment according to the present invention.
2 is a plan view of a part of the plate brush seal device of FIG. 1 as viewed from the inner diameter side.
FIG. 3 is a front view of a part of a plate brush seal showing a second embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a front view of a part of a plate brush seal showing a third embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a front view of a portion showing a pre-processing step of a bent portion in a plate brush seal according to the present invention.
6 is a front view of the plate brush seal shown in FIG.
FIG. 7 is a front view of a plate brush seal according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view showing a dimensional relationship in a state where three seal plates according to the present invention are stacked.
FIG. 9 is a perspective view of a part of the plate brush seal of the fifth embodiment according to the present invention in an assembled state.
FIG. 10 is a perspective view of a part of the plate brush seal according to the sixth embodiment in an assembled state.
11 is a front view of a part of the plate brush seal device shown in FIG. 1. FIG.
12 is a front view of a part of the operating state of the plate brush seal device of FIG. 11; FIG.
FIG. 13 is a half sectional view of a conventional brush seal device.
FIG. 14 is a perspective view of a part of a conventional plate brush seal device.
[Explanation of symbols]
1 Plate brush seal device
2 Plate brush seal
3 Seal plate
4 Mounting part
4A Mounting part
4A1 Mounting surface
5 Interval holding part
6 Seal part
6A Seal part
6A1 contact surface
7 Folding part
9 Through hole
10 Holding plate
11 Alignment stick
15 Free end
16 Back plate
16A Adhering part
16B support surface
20 Fixed part
50 casing
52 Inner surface
60 axes

Claims (5)

嵌合して相対移動する一方のケーシングに外周側が取付けられて内周側が他方の軸との間をシールする板ブラシシール装置であって、
対向接面を前記軸の周方向へ積層して環状に形成される薄板の前記外周側が取付部分で前記内周側がシール部分であるシール板を有し、
前記各シール板の前記取付部分の間に板状の間隔保持部を狭持して環状に積層される取付部と、
前記取付部の各前記間隔保持部の厚さ寸法に対応し前記シール部分の内周側の各対向接面が接触又は近接状態にして環状に積層されるシール部と、を有し、
前記各シール板の前記取付部分は前記軸に対して径方向を成すとともに前記取付部分と前記シール部分との境に前記シール部分を前記取付部分から前記軸の回転方向へ傾斜させる折曲角度で曲げられた折曲部を有し且つ径方向を成す前記各間隔保持部の内端が前記各折曲部とほぼ同じ位置で係止されていることを特徴とする板ブラシシール装置。
It is a plate brush seal device in which the outer peripheral side is attached to one casing that is fitted and relatively moved, and the inner peripheral side seals between the other shaft,
The outer peripheral side of the thin plate formed in an annular shape by laminating the opposed contact surface in the circumferential direction of the shaft has a seal plate in which the inner peripheral side is a seal portion and the inner peripheral side
A mounting portion that is annularly stacked with a plate-like spacing holding portion sandwiched between the mounting portions of each seal plate;
A seal portion corresponding to the thickness dimension of each of the spacing portions of the mounting portion, and each of the opposing contact surfaces on the inner peripheral side of the seal portion are in contact or in proximity to each other and are annularly stacked.
Wherein said mounting portion is bending angle of tilting the sealing portion boundary between the mounting portion and the sealing portion together forming a radial direction with respect to the axis from the attachment portion to the rotational direction of the axis of each sealing plate A plate brush seal device, wherein the inner ends of the gap holding portions that have bent portions bent in the above-mentioned direction and are radially engaged are locked at substantially the same positions as the bent portions.
前記取付部の間隔保持部が前記取付部分の径方向の長さとほぼ同じ長さの板状で前記対向接面間の間隔を設定するスペーサ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装置。To claim 1, characterized in that the interval holding unit of the mounting portion is formed in the spacer for setting a distance between the opposing contact surfaces at approximately the same length of the plate-like and the length of the radial direction of the mounting portion The plate brush seal device as described. 前記取付部の間隔保持部がシール板の外周側を折り曲げて前記対向接面間の間隔を設定するスペーサ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装置。2. The plate brush seal device according to claim 1, wherein the interval holding portion of the mounting portion is formed on a spacer that bends the outer peripheral side of the seal plate to set the interval between the opposing contact surfaces . 前記シール部分の前記折曲角度30°から80°の範囲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装置。Brush seal device according to claim 1 or claim 2 or claim 3, wherein the bending angle of the seal portion is formed in a range of 80 ° from 30 °. 前記取付部に貫通孔が設けられて前記貫通孔に整列棒貫通した前記整列棒により前記取付部が結合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装置。The mounting portion is coupled to the mounting portion by the alignment rod that is provided with a through-hole in the mounting portion and penetrates the alignment rod into the through-hole. Item 5. The plate brush seal device according to Item 4.
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