JP6254105B2 - ブラシシール装置 - Google Patents
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Description
しかし、回転軸が移動してブラシシールの剛毛を圧接した場合、これに作用する摩擦力は、剛毛の弾性変形に対するバネ定数はもとより、剛毛の取付構造等に起因する複雑な摩擦力等の影響も受け、これを最適な状態に設定するのは非常に難しい。
回転軸の変動に対する剛毛の追従性が適切でない場合には、剛毛と回転軸との間に隙間が生じて被密封流体が漏洩したり、剛毛の自由端部あるいは回転軸の周面を早期に摩耗させることとなる。
前記外周ブラシシールの前記外周側ブラシ部は、前記複数の剛毛が径方向に対して傾斜して内周方向に配列されており、
前記内周ブラシシールの前記剛毛の傾斜と前記外周ブラシシールの前記剛毛の傾斜とは、前記径方向に対して反対方向であることを特徴とする。
本発明の第1実施形態のブラシシール装置について図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態のブラシシール装置100の構成を示す断面図であり、図2Aは、ブラシシール装置100の内周ブラシシール部101の内周ブラシシール120の平面図であり、図2Bは、ブラシシール装置100の外周ブラシシール部102の外周ブラシシール140の平面図であり、図3は、内周ブラシシール120の自由端部125の形態を示す斜視図であり、図4は、ブラシシール装置100の内周ブラシシール120及び外周ブラシシール140の箇所における径方向断面図である。
ただし、剛毛121としては、本願明細書に記載の作用、動作あるいは効果等が発揮できることを前提に、任意の形状のものを用いてよい。例えば、断面が矩形の線状部材等、円形以外の任意の断面形状を有する部材を用いてよいし、上記の範囲以外の直径を有する部材を用いてもよい。また、断面形状や断面サイズ(直径)等が変化するような剛毛を用いてもよいし、多数の剛毛の中に、そのような形状、形態の異なる剛毛を混在させて使用してもよい。
ただし、外周ブラシシール140においては、剛毛141の傾斜が、回転軸830の径方向すなわち内周ブラシシール部101や外周ブラシシール部102の径方向に対して、内周ブラシシール120の剛毛121の周方向に沿った傾斜とは反対方向に傾斜した構成とされる。なお、このような構成とすることの作用、効果は後述する。
また、二次シールを併用する形態においても、二次シール面からの被密封流体の漏洩を適切に防止することができ、二次シールの負担を軽減し寿命を長期化することができる。また、二次シールに要求される性能が高くなることを防ぎ、装置のコスト低減等の効果を得ることもできる。
本発明の第2実施形態のブラシシール装置について、図5〜図8を参照して説明する。
図5は、本発明の第2実施形態のブラシシール装置200の構成を示す断面図であり、図6Aは、ブラシシール装置200の内周ブラシシール部201の内周ブラシシール220を構成する板ブラシシール単板311の平面図であり、図6Bは、ブラシシール装置200の外周ブラシシール部202の外周ブラシシール240を構成する板ブラシシール単板321の平面図であり、図7は、ブラシシール装置200の内周ブラシシール220及び外周ブラシシール240の箇所における径方向断面図であり、図8A及び図8Bは、内周ブラシシール220の細梁221の第1のパターン及び第2のパターンを示す図であり、図8Cはこれらを積層した状態を示す図である。
図である。
すなわち、ブラシシール装置100は、ハウジング810と回転軸830との間隙に設置されて、当該間隙を高圧P1側と低圧P2側とに仕切る。
ブラシシール装置200は、内周ブラシシール部201及び外周ブラシシール部202を有し、内周ブラシシール部201は内周ブラシシール220を有し、外周ブラシシール部202は外周ブラシシール240を有する。内周ブラシシール220及び外周ブラシシール240は、各々、内周側にブラシ部223、243を有し、その先端部(内周側端部)が自由端部225、245に形成されている。
ブラシシール装置200は、このような内周ブラシシール部201と外周ブラシシール部202の2段のブラシシールにより、ハウジング810と回転軸830との間の空間において、高圧P1側の被密封流体を軸方向にシールする。
前述した第1実施形態のブラシシール装置100の内周ブラシシール部101及び外周ブラシシール部102の各ブラシシール120、140は、多数の線形の剛毛121、141を束状にし、束状にした剛毛を円周に沿って壁状に配列し、外周側、内周側あるいは中間部分を溶接により結合してリング状に形成したものであった。
なお、一般的にこの細梁221及び241を剛毛と称する場合もある。
なお、このように形成された内周ブラシシール220及び外周ブラシシール240においては、以下、基部316、326の溶接された部分を取付部222、242と称する場合もある。
これに対して第2実施形態のブラシシール装置200においては、ブラシ受部190を設けておらず、外周ブラシシール240のブラシ部243の自由端部245は、内周ブラシシール部201の外周面211に直接接する構成となっている。
従って、第2実施形態においても、回転軸周囲から及び外周側からの被密封流体が漏洩を防止することができ、ブラシシール、回転軸あるいはハウジング等の摩耗を防止することができ、これらの機能、作用を長期にわたり適切に維持することのできるブラシシール装置を提供することができる。
本発明の第3実施形態のブラシシール装置について図9〜図12を参照して説明する。
第3実施形態のブラシシール装置は、第2実施形態のブラシシール装置200の変形例として説明する。
そして、前述した各実施形態のブラシシール装置に係る作用、効果、変形例等は、第3実施形態として説明したブラシシール装置に対しても適用可能である。従って、第3実施形態においても、回転軸周囲から及び外周側からの被密封流体が漏洩を防止することができ、ブラシシール、回転軸あるいはハウジング等の摩耗を防止することができ、これらの機能、作用を長期にわたり適切に維持することのできるブラシシール装置を提供することができる。
また、この構成は、板ブラシシール単板に細梁を形成しこれを積層する形態に限られるものではない。第1実施形態として説明した剛毛により外周ブラシシールを形成する構成にも適用可能である。
また、同様の方法を内周ブラシシール220に対しても適用可能である。そのような構成とすれば、内周ブラシシール220のブラシ部223における被密封流体の漏洩を低減あるいは防止することができ好適である。
本発明の第4実施形態について図12を参照して説明する。
第4実施形態のブラシシール装置500に係る以下の説明においても、前述した各実施形態のブラシシール装置と実質的に同一の構成については、同じ参照符号を付するとともにその説明を省略する。
これに対して第4実施形態のブラシシール装置500は、外周ブラシシール540が、軸方向に傾斜して配設されているものである。
以下、図面を参照して詳細に説明する。
内周ブラシシール部101は、内周ブラシシール120、背板部130及び保持部135を有し、前述した第1実施形態の内周ブラシシール部101と同じ構成である。
外周ブラシシール部502の外周ブラシシール540は、第1実施形態のブラシシール装置100の外周ブラシシール140と略同一の構成であるが、全体形状が、第1実施形態の外周ブラシシール140のような平面的な円環形状ではなく、図12に断面形状を示すように、裁頭円錐体(円錐台)形状に形成されているものである。すなわち、外周ブラシシール540は、多数の線形の剛毛541を束状にし、その束状にした剛毛541を円錐台側周面形状に沿って壁状に配列し、外周側端部542を溶接により結合して円錐台状に形成したものである。そして、溶接部分542の内周側がブラシ部543に形成され、その先端に自由端部545が形成される。
背板部580は、外周ブラシシール540の低圧P2側に設置される、外周ブラシシール540と同様の裁頭円錐体(円錐台)形状の部材であり、外周ブラシシール540の剛毛541を低圧P2側から支持する。
また、保持部585は、外周ブラシシール540の高圧P1側に設置される、外周ブラシシール540と同様の裁頭円錐体(円錐台)形状の部材であり、背板部580との間で外周ブラシシール540を挟持するための部材である。
これら、背板部580及び保持部585の材質は、第1実施形態の背板部130及び保持部135等と同じである。
連結部503の内径は、内周ブラシシール部101の外径と略同じに形成されており、連結部503の軸方向の長さ(厚み)は、内周ブラシシール部101の軸方向の長さ(厚み)と略同じである。連結部503の内周面504には、図示のごとく内周ブラシシール部101が嵌合され接合され、連結部503は、内周ブラシシール部101と一体化される。
そして特にブラシシール装置500においては、外周ブラシシール部502の外周ブラシシール540が回転軸830の軸方向に対して傾斜して設けられているので、ブラシシール装置500は、回転軸830の径方向に移動のみならず、軸方向の移動にも追従できる。
そして、前述した各実施形態のブラシシール装置の作用、効果、変形例等は、いずれも第4実施形態のブラシシール装置500に対しても適用可能である。従って、第4実施形態においても、回転軸周囲から及び外周側からの被密封流体が漏洩を防止することができ、ブラシシール、回転軸あるいはハウジング等の摩耗を防止することができ、これらの機能、作用を長期にわたり適切に維持することのできるブラシシール装置を提供することができる。
本発明の第5実施形態について図13を参照して説明する。
第5実施形態のブラシシール装置600に係る以下の説明においても、前述した各実施形態のブラシシール装置と実質的に同一の構成については、同じ参照符号を付するとともにその説明を省略する。
なお、ここではブラシシールのみを図示し、背板部や保持部等の構成は図示省略する。
そして、前述した各実施形態のブラシシール装置の作用、効果、変形例等は、第5実施形態のブラシシール装置600に対しても適用可能である。従って、第5実施形態においても、回転軸周囲から及び外周側からの被密封流体が漏洩を防止することができ、ブラシシール、回転軸あるいはハウジング等の摩耗を防止することができ、これらの機能、作用を長期にわたり適切に維持することのできるブラシシール装置を提供することができる。
Claims (8)
- ハウジングと回転軸との間を軸方向に封止するブラシシール装置であって、
内周ブラシシールを有する内周ブラシシール部と外周ブラシシールを有する外周ブラシシール部とを有し、
前記内周ブラシシールは、
外周側の取付部と、
前記取付部から内周方向に複数の剛毛が配列されたブラシ部と、
前記ブラシ部の内周側端部であり、前記回転軸の外周面と対向して当該外周面に接触又は近接した状態に配置される自由端部とを有し、
前記外周ブラシシールは、
外周側の取付部と、
前記取付部から内周方向に複数の剛毛が配列されたブラシ部と、
前記ブラシ部の内周側端部であり、前記内周ブラシシール部の外周面と対向して当該外周面に接触又は近接した状態に配置される自由端部とを有する
ことを特徴とするブラシシール装置。 - 前記内周ブラシシール又は前記外周ブラシシールの少なくともいずれか一方は、束状にされて円周に沿って壁状に配列された複数の線状部材について、当該線状部材の外周側の端部を溶接することにより前記複数の線状部材を相互に結合してリング状に形成し、前記外周側から内周側にシール部及び前記自由端部を形成したブラシシールであることを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
- 前記内周ブラシシール又は前記外周ブラシシールの少なくともいずれか一方は、前記取付部と、前記取付部から内周側に伸びて周方向に対して傾斜した前記剛毛としての細梁を有する前記ブラシ部と、前記自由端部とを有する板ブラシシール単板を、複数、軸方向に積層して一体的に形成したことを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
- 前記内周ブラシシールの前記ブラシ部と前記外周ブラシシールの前記ブラシ部とは、同一の材質の剛毛からなることを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
- 前記内周ブラシシールの前記ブラシ部と前記外周ブラシシールの前記ブラシ部とは、異なる材質の剛毛からなることを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
- 前記内周ブラシシールの前記内周側ブラシ部は、前記複数の剛毛が径方向に対して傾斜して内周方向に配列されており、
前記外周ブラシシールの前記外周側ブラシ部は、前記複数の剛毛が径方向に対して傾斜して内周方向に配列されており、
前記内周ブラシシールの前記剛毛の傾斜と前記外周ブラシシールの前記剛毛の傾斜とは、前記径方向に対して反対方向であることを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。 - 前記内周ブラシシール部の外周面に設置され、前記外周ブラシシールの自由端部が接触又は近接した状態に配置されるとともに、当該外周ブラシシールの自由端部の軸方向の広がりを防止するブラシ受部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
- 前記外周ブラシシールは、前記回転軸の軸方向に対して傾斜した状態に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のブラシシール装置。
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