JP6847793B2 - ブラシシールの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシシールの取付構造に関する。

タービン等の回転機械には、ロータの周囲に沿って高圧側から低圧側に気体が漏れることを抑制するためにシールが用いられている。回転機械のステータとロータのすき間変化や偏心にシールが追随して密閉能力を発揮することが望まれており、このような観点から、ラビリンスシールに代えて極細のブリストルを束ねたブラシシールが採用されている。

従来のブラシシールは、特許文献１に示されるように、低圧側の下流側支持プレートと高圧側の上流側支持プレートとブラシ本体とを備え、下流側支持プレートと上流側支持プレートとで複数のブリストルを束ねたブラシ本体を挟み込んだ状態でハウジングの溝内に設置されるようになっている。溝は、内径側の開口部側が外径側の底部よりも軸方向に幅狭となるように、底部側には軸方向に延びる凹部いわゆるアンダーカットが形成されており、下流側支持プレートと上流側支持プレートとは径方向外側が軸方向幅広となる凸部が形成され、該凸部が溝の凹部に係合するように配置されることで、ブラシシールの溝部からの離脱を防止できる構造となっている。

しかしながら、特許文献１のようなブラシシールの取付構造にあっては、下流側支持プレートと上流側支持プレートとでブラシ本体を挟み込み、かつ下流側支持プレートと上流側支持プレートとに凸部を形成し、溝の底部に軸方向に延びる凹部を設けた構造であるため、下流側支持プレートと上流側支持プレートの軸方向の厚みがブラシ本体に対して大きくなるとともに、ハウジングの溝の構造が複雑になっていた。

そこで、ハウジングに設ける溝を径方向に亘って略同幅として構造を簡単にしているものとして、特許文献２のように、ハウジング等の被取付位置に形成された径方向に亘って略同幅の溝部に略Ｕ字の金属シートを配置し、この金属シートの底面に配置したステムワイヤをコーキングし金属シートを溝部に固定した上、この金属シート内にブラシ本体を配置した状態で金属シートの一方の自由端を曲げ加工することで、ブラシ本体を金属シートに対して取付けたものがある。

特開２００８−１２１５１２号公報（第５頁、図２） 欧州特許出願公開第２６２６６０１号公報（図１）

特許文献２にあっては、ハウジングに設ける溝を簡単な構造とできるものの、ブラシ本体はステムワイヤ上に当接して配置された状態で金属シートの一方の自由端を折り曲げることによって溝内に固定されているところ、ステムワイヤはコーキング材であるためその径方向の寸法が安定しないため、金属シートの底面からステムワイヤの内周までの径方向寸法にばらつきが生じている。そのため、ステムワイヤに当接して固定されるブラシ本体の自由端部の位置がバラツいて、ブラシ本体の自由端部の成す円形状の精度が低く、被密封流体の漏れが多くなってしまうという問題がある。また、金属シートにステムワイヤとブラシ本体を装着し、金属シートの一方の自由端を折り曲げ、金属シートにステムワイヤとブラシ本体をユニット化した状態で、溝内にコーキングにより固定しても、固定時の外力によってブラシ本体や金属シートが変形して、ブラシ本体の自由端部の位置がバラツいて、ブラシ本体の自由端部の成す円形状の精度が低く、被密封流体の漏れが多くなってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被密封流体の漏れの少ないブラシシールの取付構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のブラシシールの取付構造は、
複数のブリストルが基部で束ねられたブリストル束を有するブラシ本体が固定部材によってハウジングに形成された外径方向に延びる溝に取り付けられたブラシシールの取付構造において、
前記ブラシ本体は前記固定部材とは軸方向に異なる位置に配置されているとともに、前記溝は、径方向深さの異なる少なくとも２つの溝部から構成され、深さの浅い第１溝にブラシ本体が配置され、かつ、深さの深い第２溝に前記固定部材が固定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ブラシ本体は固定部材とは軸方向に異なる位置に配置され、深さの深い第２溝に固定部材が固定されていることから、ブラシ本体には溝に固定するための応力が略作用せず、ブラシ本体の取付精度が安定し、被密封流体の漏れが少ない。

前記固定部材は、前記第２溝に軸方向に圧入固定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ブラシ本体には溝に固定するための応力が略作用しない。

前記第１溝の底部に前記ブラシ本体が当接して配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ブラシ本体は、第１溝の底部に当接しているため、径方向の位置決め精度がよく、ブラシ本体の自由端部の成す円形状の精度が高い。

前記第２溝の底部に前記固定部材が当接して配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、固定部材は、第２溝の底部に当接しているため、固定部材を確実に第２溝に固定できる。

前記ブラシ本体は、前記ブリストル束を覆い該ブリストル束の先端側に開口する断面Ｕ字状のリテーナを有し、前記リテーナは前記固定部材の係合片によって外径側に向けて係合されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リテーナに固定部材の係合片が係止され、リテーナは内径方向の移動が規制されているから、ブラシ本体が溝から脱落すること防止できる。

前記ブラシ本体は、前記ブリストル束を覆い該ブリストル束の先端側に開口する断面Ｕ字状のリテーナを有し、前記リテーナは前記リテーナの係合片によって前記固定部材に内径側に向けて係止されていることを特徴としている。
この特徴によれば、リテーナの係合片が固定部材に係止され、リテーナは内径方向の移動が規制されているから、ブラシ本体が溝から脱落すること防止できる。

前記リテーナは、一対の脚部の一方が、周方向に分割された分割脚とされており、該分割脚の一部は前記ブリストル束から離れる方向に延びており、前記係合片となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、リテーナの一部の分割脚を係合片とできるため、リテーナをコンパクトに構成することができる。

前記溝に前記固定部材を固定する前の状態において、前記係合片によって、前記固定部材と前記ブラシ本体とは一体にユニット化されていることを特徴としている。
この特徴によれば、溝に固定部材を固定した状態におけるブラシ本体との相対位置が安定する。

前記固定部材と前記第２溝との間にはカシメリングが介在していることを特徴としている。
この特徴によれば、固定部材の第２溝への固定状態が安定する。

本発明の実施例１におけるブラシシールの側断面図である。 （ａ）は実施例１におけるケーシング分割体を示す正面図、（ｂ）はブラシ分割体を示す正面図である。 （ａ）は実施例１におけるケーシングの係合片を構成する前の状態を示す断面斜視図、（ｂ）はケーシングの係合片を構成した後の状態を示す断面斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例１におけるブラシ本体及びケーシングをハウジングの溝に固定する工程を示す模式図である。 本発明の実施例２におけるブラシシールの側断面図である。 （ａ）は実施例２におけるケーシング分割体を示す正面図、（ｂ）はブラシ分割体を示す正面図、（ｃ）はブラシ分割体を示す参考図である。 実施例２におけるブラシ分割体とケーシング分割体とをユニット化した状態を示す断面斜視図である。 （ａ）（ｂ）は実施例２におけるブラシ本体及びケーシングをハウジングの溝に固定する工程を示す模式図である。 本発明の実施例３におけるブラシシールの側断面図である。 （ａ）は実施例３におけるケーシング分割体を示す正面図、（ｂ）はブラシ分割体を示す正面図、（ｃ）はブラシ分割体を示す参考図である。 実施例３におけるブラシ分割体とケーシング分割体とをユニット化した状態を示す断面斜視図である。 （ａ）（ｂ）は実施例３におけるブラシ本体及びケーシングをハウジングの溝に固定する工程を示す模式図である。 （ａ）（ｂ）はケーシングの係合片の変形例を示す背面図である。

本発明に係るブラシシールの取付構造を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

図１には、タービン等の回転機械の軸封にブラシシール１を用いる例が示されており、該回転機械の運転時には、ブラシ本体４におけるブリストル束４１の先端が回転機械のロータ９に近接することにより、回転機械内部の高圧側Ｈの蒸気、燃料ガス等の被密封気体は低圧側Ｌに漏れることが抑制されている。尚、回転機械の運転時において、ブリストル束４１の先端がロータ９に接触することにより、回転機械内部の被密封気体が高圧側Ｈから低圧側Ｌに漏れることを抑制してもよい。

また、ロータ９の振れ回り等による偏心や、熱による体積変化によって、ロータ９とブリストル束４１の先端の相対距離が変化しても、ブリストル束４１が径方向に変形して、当該距離の変化にブリストル束４１を追従させ得るものであり、ブリストル束４１の先端の摩耗も抑制される。尚、回転機械内部には、蒸気、燃料ガス等の気体に限られず、液体等が封入されていてもよい。

ブラシシール１は、ハウジング２と、ブラシ本体４と、ケーシング５（固定部材）と、カシメリング６と、から主に構成されている。ハウジング２は、ロータ９を挿通可能な挿通孔７と、挿通孔７の内周面から外径方向に円環状に延びる溝８と、を有し、溝８は、径方向深さの異なる２つの溝部が軸方向に並んで形成され、断面略逆Ｌ字状に形成されている。詳しくは、溝８における低圧側Ｌには、深さの浅い第１溝８Ａが軸方向に直交するように径方向に連続して形成され、溝８における高圧側Ｈには、深さの深い第２溝８Ｂが軸方向に直交するように径方向に連続して形成されており、第１溝８Ａには、ブラシ本体４が配置され、第２溝８Ｂには、ケーシング５及びカシメリング６が配置されている。尚、溝８に対するブラシ本体４、ケーシング５及びカシメリング６の取付態様については、後に詳述する。

また、ブラシ本体４及びケーシング５は、第１溝８Ａ及び第２溝８Ｂに沿って延びる円環状を成している。詳しくは、ブラシ本体４及びケーシング５は、周方向に複数に分割（本実施例では６分割）されている。言い換えれば、複数のブラシ分割体４Ａ及び複数のケーシング分割体５Ａが第１溝８Ａ及び第２溝８Ｂの周方向に沿って連続するように配置されることで、円環状のブラシ本体４及びケーシング５が構成されるようになっている。

図１、図２（ｂ）及び図３に示されるように、ブラシ分割体４Ａは、正面視において円弧状を成しており、複数のブリストル４１ａからなるブリストル束４１と、複数のブリストル４１ａが束ねられその一端が溶接等で固定される金属製の基部４２と、ブリストル束４１及び基部４２を覆い該ブリストル束４１の先端側に開口する断面略Ｕ字状のリテーナ４３と、から主に構成されている。また、ブリストル４１ａはワイヤの線径が０．０５〜０．５ｍｍ、材質が鋼、ニッケル基やコバルト基などの合金、セラミックス等により形成されており、例えば、軸方向に略直交及び周方向に斜め略４５度に傾斜するように配置されている。また、基部４２及びリテーナ４３は、剛性を有する金属などの部材により構成されている。尚、ハウジング２はステンレス鋼により形成されているが、その材料は問わない。

リテーナ４３は、基部４２を挟んだ軸方向の両側に配設される一対の脚部４３ａ，４３ｂを有しており、軸方向の一方側（本実施例では、第１溝８Ａに取付けられた状態において低圧側Ｌに配置される側）の脚部４３ａは、他方側（本実施例では、第１溝８Ａに取付けられた状態において高圧側Ｈに配置される側）の脚部４３ｂよりも径方向に長寸に形成されている。また、脚部４３ｂは、脚部４３ａの外径側端部から基部４２を囲うように延設されており、基部４２の内径側を係止するように折り曲げられた段部４３ｃが形成されている。これにより、リテーナ４３から基部４２が離脱することが防止されている。また、脚部４３ｂは、周方向に複数分割されている。

図１、図２（ａ）及び図３に示されるように、ケーシング分割体５Ａは、正面視において円弧状を成しており、断面視において径方向にかつ周方向に延びる第１板状部５ａと、第１板状部５ａの外径端縁から軸方向にかつ周方向に延びる第２板状部５ｂと、を備えている。第１板状部５ａには、正面視において外径側に開口する略コ字形状の切込部５ｃが周方向に複数設けられている。特に、図３に示されるように、切込部５ｃの内側の板部における内径側端縁５ｄに対し所定の冶具等を用いて内径側から外径側に外力を与えることで、該板部が断面略横向きＶ字形状（ジャックナイフ形状）に切り起された係合片５１となり、該係合片５１がリテーナ４３の段部４３ｃに係止されるようになる。

次に、溝８に対するブラシ本体４、ケーシング５及びカシメリング６の取付態様について図４に基づいて説明する。

図４（ａ）に示されるように、先ず、ハウジング２の第２溝８Ｂにケーシング分割体５Ａを第２板状部５ｂ側から圧入する。このとき、第２溝８Ｂを構成する軸方向の側壁部８Ｂａ，８Ｂｂのうち低圧側Ｌの側壁部８Ｂａに第２板状部５ｂの一方側の端部が圧接（ガイド）され、高圧側Ｈの側壁部８Ｂｂに第２板状部５ｂの他方側の端部が圧接（ガイド）されながら圧入される。尚、第２溝８Ｂにケーシング分割体５Ａを圧入する際には、第１板状部５ａが側壁部８Ｂｂ側を向くように圧入する。また、第２溝８Ｂの底部８Ｂｃに第２板状部５ｂの外周面が当接することによりケーシング分割体５Ａの第２溝８Ｂへの圧入が完了する。

このように、第２溝８Ｂの底部８Ｂｃにケーシング分割体５Ａの第２板状部５ｂが当接して配置されることにより、第２溝８Ｂに対してケーシング分割体５Ａを好適に且つ簡便に位置決めでき、ケーシング分割体５Ａを確実に第２溝８Ｂに固定できる。また、ケーシング分割体５Ａは、第２溝８Ｂの軸方向の側壁部８Ｂａ，８Ｂｂにより圧入固定されるため、第２溝８Ｂから外れにくくなっている。

尚、複数のケーシング分割体５Ａを第２溝８Ｂの周方向に連続するように挿入配置することにより、円環状のケーシング５を構成する。次いで、ケーシング５が構成された後、ケーシング５の第１板状部５ａと第２溝８Ｂの側壁部８Ｂａとの間に円環状のカシメリング６を密封状に圧入する。この圧入の際、カシメリング６を叩き込んで固定させてもよい。また、カシメリング６は軸方向視で円環状ではなく、円弧状に形成されていてもよい。

次いで、図４（ｂ）に示されるように、ハウジング２の第１溝８Ａにブラシ分割体４Ａを脚部４３ａ，４３ｂの接合部側から挿入する。このとき、第１溝８Ａを構成する側壁部８Ａａにブラシ分割体４Ａの脚部４３ａが接触され、ケーシング分割体５Ａの第１板状部５ａに脚部４３ｂが接触されながら挿入される。このように、ブラシ分割体４Ａは、側壁部８Ａａ及び第１板状部５ａに案内されるため、ブラシ分割体４Ａの傾きや軸方向の精度が高い状態で挿入できる。

また、ブラシ分割体４Ａは、軸方向の幅が第１溝８Ａの側壁部８Ａａと第１板状部５ａとの間に圧接しない程度に接触する寸法に形成されているため、第１溝８Ａに対してスムーズに挿入することができるとともに、第１溝８Ａに保持されるようになっている。尚、後述するように、係合片５１を形成するまではブラシ分割体４Ａの位置や向きを微調整できるようになっている。尚、溝８における側壁部８Ａａ、側壁部８Ｂａ、側壁部８Ｂｂは、軸方向に対して略直交するように形成されており、底部８Ａｃ，８Ｂｃは、軸方向に対して略平行を成すように形成されている。

そして、第１溝８Ａの底部８Ａｃにリテーナ４３が当接することによりブラシ分割体４Ａの第１溝８Ａへの挿入が完了する。尚、ブラシ分割体４Ａを第１溝８Ａに挿入したときには、ブラシ分割体４Ａの一部が第２溝８Ｂに配置される。また、複数のブラシ分割体４Ａを第１溝８Ａの周方向に連続するように配置することにより、円環状のブラシ本体４を構成する。

このように、第１溝８Ａの底部８Ａｃにブラシ分割体４Ａのリテーナ４３が当接して配置されることで、ブラシ分割体４Ａの径方向の位置決め精度がよいため（リテーナ４３は第１溝８Ａの底部８Ａｃにコーキング材等の他の部材を介することなく直接接するため）、円環状のブラシ本体４が形成されたときに、ブリストル束４１の先端（ブラシ本体４の内径端）が成す正面視円形状の精度を高い状態で配置することができる。

また、ブラシ分割体４Ａの第１溝８Ａへの挿入が完了した後、前述のようにケーシング分割体５Ａの第１板状部５ａの内径側端縁５ｄに対し内径側から外径側に向けて外力（コーキング力）を与える。これにより、図４（ｃ）に示されるように、切込部５ｃの内側の板部が断面略横向きＶ字形状（ジャックナイフ形状）に切り起された係合片５１となり、係合片５１がリテーナ４３の段部４３ｃに係止されることで、ブラシ分割体４Ａが第１溝８Ａから離脱することが規制される。

以上説明したように、溝８には、深さの浅い第１溝８Ａと、深さの深い第２溝８Ｂとが軸方向に並んで形成されており、第１溝８Ａには、ブラシ本体４が配置され、第２溝８Ｂには、ケーシング５が配置されている。つまり、ブラシ本体４と固定部材としてのケーシング５とは、軸方向に異なる位置に配置され、且つ深さの深い第２溝８Ｂにケーシング５が固定される構造であることから、深さの浅い第１溝８Ａに取付けられるブラシ本体４にはケーシング５が第２溝８Ｂに固定された際の歪み等の影響を受けにくい。また、第２溝８Ｂにケーシング５を固定した後、深さの浅い第１溝８Ａにブラシ本体４を好適に配置し、その状態でケーシング５とブラシ本体４とを固定することができるため、ブラシ本体４を第１溝８Ａに固定するための応力がほとんど作用せず、ブラシ本体４の取付精度が安定し、被密封気体の漏れが少ない。

また、ケーシング５は、第２溝８Ｂに軸方向に圧入固定されていることにより、ケーシング５の第２溝８Ｂへの取付け精度が高く、且つケーシング５に歪み等も生じにくいため、ブラシ本体４を第１溝８Ａに固定するための応力がほとんど作用しない。また、ケーシング５を第２溝８Ｂに簡便な方法で固定することができる。

また、ケーシング５は、断面略Ｌ字形状を成しているため、ケーシング５の構造を簡素化することができる。また、ケーシング５は、第１板状部５ａが溝８の側壁部８Ｂｂに沿うように配置されている。これによれば、第２溝８Ｂの内側にブラシ本体４の一部を配置することができるため、溝８の多くの領域をブラシ本体４が占有するようにブラシ本体４が配置されることとなり、ブラシ本体４及びケーシング５を固定する溝８の軸方向の長さを小さくすることができる。

また、第１溝８Ａにブラシ本体４を配置した後、リテーナ４３の段部４３ｃの内径側にケーシング５の係合片５１が係止されるため、ブラシ本体４が溝８から脱落すること防止できる。また、ケーシング５の係合片５１がリテーナ４３に接触するため、換言すれば、係合片５１がブリストル束４１に直接作用しないため、ブリストル束４１の設置位置の精度に影響を及ぼすことが少ない。

また、ケーシング５と第２溝８Ｂとの間にはカシメリング６が介在しており、カシメリング６がケーシング５と第２溝８Ｂとの間を埋めるため、ケーシング５の第２溝への固定状態が安定する。また、カシメリング６は、ケーシング５及びブラシ本体４に密封状に接触するため、ケーシング５とブラシ本体４との隙間から被密封気体が回り込むことを防止することができる。

また、第１溝８Ａにブラシ本体４が固定された状態にあっては、リテーナ４３の脚部４３ａの先端側がハウジング２の内径側に突出している。これによれば、脚部４３ａがブリストル束４１の低圧側Ｌに配置され、ブリストル束４１を補強するように機能するため、高圧側Ｈの被密封気体によりブリストル束４１が過度に変形することを抑制できる。尚、本実施例では、ケーシング分割体５Ａを第２溝８Ｂに固定される形態として、ケーシング分割体５Ａの第２溝８への圧入による固定とカシメリング６による固定を併用する形態を例示したが、第２溝８Ｂにケーシング分割体５Ａが遊嵌され、その後カシメリング６が圧入固定されることで、ケーシング分割体５Ａが第２溝８Ｂに固定される形態としてもよいし、ケーシング分割体５Ａの第２溝８への圧入固定により十分な固定状態が得られるのであればカシメリング６を省略してもよい。

次に、実施例２に係るブラシシールの取付構造につき、図５から図８を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

図５に示されるように、実施例２のブラシシール１０は、ブラシ本体４００とケーシング５００とがハウジング２の溝８に固定された状態において一体にユニット化されている。尚、前記実施例１と同様に、ブラシ本体４００は、複数のブラシ分割体４００Ａに分割され、ケーシング５００は、複数のケーシング分割体５００Ａに分割されている。

詳しくは、図５、図６（ｂ）（ｃ）及び図７に示されるように、ブラシ分割体４００Ａにおけるリテーナ４３１は、ケーシング分割体５００Ａと係合する係合片４３２を有している。この係合片４３２は、リテーナ４３１における脚部４３ｂ側において周方向に所定間隔ごとに複数配置されており、脚部４３ａの外径側端部から軸方向に延びる第１片４３２ａと、第１片４３２ａの端部から内径方向に折れ曲がる第２片４３２ｂと、を備え、断面略逆Ｌ字形状を成す。

図５、図６（ａ）及び図７に示されるように、ケーシング分割体５００Ａは、第１板状部５ａと第２板状部５ｂとを備え、第１板状部５ａには、正面視において内径側に開口する略コ字形状の切込部５００ｃと、周方向に延びるスリット５０１と、が周方向に複数設けられている。これら切込部５００ｃとスリット５０１とは、周方向に交互に配置され、且つ径方向にずれて配置されている。また、切込部５００ｃの内側の板部を所定の冶具等を用いて軸方向に圧力をかけることで、該板部がブラシ分割体４００Ａ側に傾斜するように切り起された係合片５１１となる。

次に、溝８に対するブラシ本体４００、ケーシング５００及びカシメリング６の取付態様について図８に基づいて説明する。

図８（ａ）に示されるように、先ず、ブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとを一体にユニット化する。詳しくは、係合片５１１を予め形成し、ブラシ分割体４００Ａの係合片４３２をケーシング分割体５００Ａのスリット５０１に挿入する。これにより、係合片５１１が段部４３ｃに係合され、ブラシ分割体４００Ａの内径方向の移動が規制されるとともに、係合片４３２がスリット５０１に係合され、ブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとの径方向及び軸方向への相対移動が規制される（図７参照）。このとき、ケーシング分割体５００Ａの第２板状部５ｂは、第１板状部５ａの外径端縁から高圧側Ｈに向けて延びるように配置されている。係合片４３２をスリット５０１に挿入した状態にあっては、係合片４３２における第２片４３２ｂとリテーナ４３１における脚部４３ｂとでケーシング分割体５００Ａの第１板状部５ａが軸方向に狭持されるため、ブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとの軸方向への相対移動を好適に規制できる。

その後、一体にユニット化されたブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとを溝８に挿入する。このときには、第１板状部５ａと、第２板状部５ｂと、溝８における第２溝８Ｂの側壁部８Ｂｂとの間でカシメリング６を保持した状態でブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとを溝８に挿入する。

第２溝８Ｂの軸方向の幅（側壁部８Ｂａ，８Ｂｂの離間幅）は、ケーシング分割体５００Ａの第２板状部５ｂの軸方向の幅よりも若干小さく形成されているため、第２板状部５ｂの軸方向両端は側壁部８Ｂａ，８Ｂｂに圧接されながら挿入される（第２溝８Ｂに対してケーシング分割体５００Ａが圧入されコーキングされる）。尚、このとき、ブラシ分割体４００Ａは、第１溝８Ａの側壁部８Ａａとケーシング分割体５００Ａの第１板状部５ａとの間に圧接されないようになっている。

図８（ｂ）に示されるように、第２溝８Ｂの底部８Ｂｃに第２板状部５ｂの外周面が当接すると、リテーナ４３１の外周面も第１溝８Ａの底部８Ａｃに当接し、これによりブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａの溝８への圧入が完了する。

このように、ケーシング５００を第２溝８Ｂに圧入固定することで、ブラシ本体４００が第１溝８Ａに配置されるため、ブラシ本体４００に溝８にケーシング５００を固定するための応力が略作用せず、ブラシ本体４００の取付精度が安定し、被密封流体の漏れが少ない。また、係合片４３２がスリット５０１に係合され、且つ係合片５１１がリテーナ４３１の段部４３ｃに係合するため、ブラシ本体４００が溝８から脱落すること防止できる。

また、ケーシング５００の第２溝８Ｂへの圧入固定により、リテーナ４３１の係合片４３２に応力が作用しても、係合片４３２は片形状であるため撓み易く、リテーナ４３１本体は略変形せず、該圧力がブラシ本体４００、特にブリストル束４１に影響を及ぼすことが少ない。また、リテーナ４３１の一部の脚部４３ｂを係合片４３２とできるため、リテーナ４３１をコンパクトに構成することができる。

また、第２溝８Ｂにケーシング５００を固定する前の状態において、係合片４３２によって、ケーシング５００とブラシ本体４００とは一体にユニット化されているため、第２溝８Ｂにケーシング５００を固定した状態におけるブラシ本体４００との相対位置が安定する。また、ケーシング５００とブラシ本体４００とを溝８に取付ける作業が簡便になる。

また、第２溝８Ｂにケーシング５００を固定した状態にあっては、ブラシ本体４００が第１溝８Ａの底部８Ａｃとケーシング５００の係合片５１１とで径方向に挟み込まれるとともに、第１溝８Ａの側壁部８Ａａとケーシング５００の第１板状部５ａとで軸方向に挟み込まれるため、ブラシ本体４００の径方向及び軸方向の移動が規制される。

また、係合片５１１（切込部５００ｃ）とスリット５０１とは、周方向に交互に配置され、且つ径方向にずれて配置されている。すなわち、係合片５１１とスリット５０１とがケーシング５００とブラシ本体４００との間に分散して略均一に配置されるため、ケーシング５００とブラシ本体４００とをバランスよくユニット化することができる。

尚、本実施例２では、係合片５１１を予め形成した状態でブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとを一体にユニット化する形態を例示したが、ブラシ分割体４００Ａとケーシング分割体５００Ａとを一体にユニット化した後に、係合片５１１を形成しブラシ分割体４００Ａの内径方向の移動を規制するようにしてもよい。

次に、実施例３に係るブラシシールの取付構造につき、図９から図１２を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

図９に示されるように、実施例３のブラシシール１００は、ブラシ本体４１０とケーシング５１０とがハウジング２の溝８に固定された状態において一体にユニット化されている。尚、前記実施例１，２と同様に、ブラシ本体４１０は、複数のブラシ分割体４１０Ａに分割され、ケーシング５１０は、複数のケーシング分割体５１０Ａに分割されている。

詳しくは、図９、図１０（ｂ）（ｃ）及び図１１に示されるように、ブラシ分割体４１０Ａにおけるリテーナ４４１は、ケーシング分割体５１０Ａと係合する係合片４４２を有している。この係合片４４２は、リテーナ４４１における脚部４３ｂ側において周方向に所定間隔ごとに複数配置されており、脚部４３ａの外径側端部から軸方向に延びる第１片４４２ａと、第１片４４２ａの端部から外径方向に折れ曲がる第２片４４２ｂと、第２片４４２ｂの端部から軸方向にブリストル束４１から離れる方向に折れ曲がる第３片４４２ｃと、を備え、断面略Ｚ字形状を成す。

図９、図１０（ａ）及び図１１に示されるように、ケーシング分割体５１０Ａは、第１板状部５ａと第２板状部５ｂとを備え、第１板状部５ａには、正面視において内径側に開口する略コ字形状の切込部５００ｃが設けられている。尚、実施例２におけるスリット５０１は設けられていない。

次に、溝８に対するブラシ本体４１０、ケーシング５１０及びカシメリング６の取付態様について図１２に基づいて説明する。

図１２（ａ）に示されるように、先ず、ブラシ分割体４１０Ａとケーシング分割体５１０Ａとを一体にユニット化する。詳しくは、係合片５１１を予め形成し、ブラシ分割体４１０Ａの係合片４４２における第２片４４２ｂ及び第３片４４２ｃをケーシング分割体５１０Ａの第１板状部５ａ及び第２板状部５ｂにより構成される角部に係止させる。

その後、一体にユニット化されたブラシ分割体４１０Ａとケーシング分割体５１０Ａとを溝８に挿入する。このときには、第１板状部５ａと、第２板状部５ｂと、溝８における第２溝８Ｂの側壁部８Ｂｂとの間でカシメリング６を保持した状態でブラシ分割体４１０Ａとケーシング分割体５１０Ａとを溝８に挿入する。

第２溝８Ｂの軸方向の幅（側壁部８Ｂａ，８Ｂｂの離間幅）は、ブラシ分割体４１０Ａの第３片４４２ｃの軸方向の幅よりも若干小さく形成されているため、第３片４４２ｃの軸方向両端は側壁部８Ｂａ，８Ｂｂに圧接されながら挿入される（第２溝８Ｂに対して係合片４４２及びケーシング分割体５１０Ａが圧入されコーキングされる）。尚、このとき、ブラシ分割体４１０Ａは、第１溝８Ａの側壁部８Ａａとケーシング分割体５１０Ａの第１板状部５ａとの間に圧接されないようになっている。

図１２（ｂ）に示されるように、第２溝８Ｂの底部８Ｂｃに第３片４４２ｃの外周面が当接すると、リテーナ４４１の外周面も第１溝８Ａの底部８Ａｃに当接し、これによりブラシ分割体４１０Ａとケーシング分割体５１０Ａの溝８への圧入が完了する。尚、このとき、ブラシ分割体４１０Ａが第１溝８Ａの底部８Ａｃとケーシング分割体５１０Ａの係合片５１１とで径方向に挟み込まれるとともに、第１溝８Ａの側壁部８Ａａとケーシング分割体５１０Ａの第１板状部５ａとで軸方向に挟み込まれるため、ブラシ本体４１０の径方向及び軸方向の移動が規制される。

このように、ケーシング５１０及び係合片４４２を第２溝８Ｂに圧入固定することで、ブラシ本体４１０が第１溝８Ａに配置されるため、ブラシ本体４１０に溝８に固定するための応力が略作用せず、ブラシ本体４１０の取付精度が安定し、被密封流体の漏れが少ない。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、ケーシング（固定部材）が周方向に連続する形態を例示したが、これに限られず、例えば、ケーシング（固定部材）は周方向に点在するように設けられてもよい。この場合、第２溝は固定部材の数量だけ設けられていればよい。

また、前記実施例では、溝が、ブラシ本体が固定される第１溝及び固定部材が固定される第２溝から形成される形態を例示したが、その他にも、他の部材を固定する溝部や所定の機能を有する溝部などを有していてもよく、また、前記実施例では溝を形成するハウジングが一体に形成される形態を例示したが、軸方向や径方向等で別体に形成されていてもよい。

また、前記実施例では、固定部材が第２溝に軸方向に圧入固定される形態を例示したが、所定の固定手段により固定部材が第２溝に固定されていてもよい。

また、前記実施例２，３では、リテーナの分割脚である脚部４３ｂの一部に代えて係合片４３２，４４２を形成したが、脚部４３ｂとは別に係合片を設けてもよい。

尚、前記実施例では、切込部５ｃ，５００ｃが略コ字形状を成す形態を例示したが、ケーシング（固定部材）に係合片を形成することができれば自由に設計してもよい。例えば、図１３（ａ）に示されるように、ケーシング５の第１板状部５ａに略Ｔ字形状の切込部５２０を形成してもよい。これによれば、図１３（ｂ）に示されるように、切込部５２０近傍に所定の冶具などで軸方向（紙面奥側から手前側に向けて）に圧力を加えることで、係合片５２１，５２１を形成することができる。

１ ブラシシール
２ ハウジング
４ ブラシ本体
４Ａ ブラシ分割体
５ ケーシング（固定部材）
５Ａ ケーシング分割体
６ カシメリング
７ 挿通孔
８ 溝
８Ａ 第１溝
８Ａｃ 底部
８Ｂ 第２溝
８Ｂｃ 底部
９ ロータ
１０ ブラシシール
４１ ブリストル束
４１ａ ブリストル
４２ 基部
４３ リテーナ
４３ａ 脚部
４３ｂ 脚部（分割脚）
５１ 係合片
１００ ブラシシール
４００ ブラシ本体
４００Ａ ブラシ分割体
４１０ ブラシ本体
４１０Ａ ブラシ分割体
４３１ リテーナ
４３２ 係合片
４４１ リテーナ
５００ ケーシング（固定部材）
５００Ａ ケーシング分割体
５０１ スリット
５１０ ケーシング（固定部材）
５１０Ａ ケーシング分割体
５１１，５２１ 係合片
Ｈ 高圧側
Ｌ 低圧側

Claims (8)

1. 複数のブリストルが基部で束ねられたブリストル束を有するブラシ本体が固定部材によってハウジングに形成された外径方向に延びる溝に取り付けられたブラシシールの取付構造において、
   前記ブラシ本体は前記固定部材とは軸方向に異なる位置に配置されているとともに、前記溝は、径方向深さの異なる少なくとも２つの溝部から構成され、深さの浅い第１溝にブラシ本体が配置され、かつ、深さの深い第２溝に前記固定部材が固定され、
   前記ブラシ本体は、前記ブリストル束を覆い該ブリストル束の先端側に開口する断面Ｕ字状のリテーナを有し、前記リテーナは前記リテーナの係合片によって前記固定部材に内径側に向けて係止されていることを特徴とするブラシシールの取付構造。
2. 前記固定部材は、前記第２溝に軸方向に圧入固定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の取付構造。
3. 前記第１溝の底部に前記ブラシ本体が当接して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシシールの取付構造。
4. 前記第２溝の底部に前記固定部材が当接して配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のブラシシールの取付構造。
5. 前記ブラシ本体は、前記ブリストル束を覆い該ブリストル束の先端側に開口する断面Ｕ字状のリテーナを有し、前記リテーナは前記固定部材の係合片によって外径側に向けて係合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のブラシシールの取付構造。
6. 前記リテーナは、一対の脚部の一方が、周方向に分割された分割脚とされており、該分割脚の一部は前記ブリストル束から離れる方向に延びており、前記リテーナの前記係合片となっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のブラシシールの取付構造。
7. 前記溝に前記固定部材を固定する前の状態において、前記リテーナの前記係合片によって、前記固定部材と前記ブラシ本体とは一体にユニット化されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のブラシシールの取付構造。
8. 前記固定部材と前記第２溝との間にはカシメリングが介在していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のブラシシールの取付構造。

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