JPH04347066A - ブラシシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、相対的に運動する一対
の部材間の流体の漏洩を防止するためのブラシシール装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】相対的に運動する部材のシール装置とし
ては、例えば回転体に対してはラビリンスパッキンなど
の方法が知られていて広く実用に供されているが、高い
シール性能を得るためにはクリアランスを極力小さくす
ることが望ましく、相対的に運動する部材が接触した場
合には重大事故に至る可能性すら有る。このため、ラビ
リンスパッキンの設計・製造は、かなり難しく、しかも
製造上あるいは装置の運転上の制約等から、必要なクリ
アランスは実際上ある程度以下には小さくできない。そ
こで、必要なシール性能を得るためにラビリンスパッキ
ンは、多段で用いることが一般的であり、軸方向にかな
りのスペースを必要とする。相対的に運動する部材が接
触した場合の問題を解決する手段として、摩耗可能な部
材をシール装置の静止側に取付けるアブレイダブルシー
ルと呼ばれる方法が提案されているが、一旦、摺動して
摩耗可能な部材が摩耗してしまうと、その部分の間隙が
増大してシール効果が低下するという欠点を有していた
。

【０００４】このような欠点を改善するシール手段とし
ては、ブラシ型シール装置が提案（例えば特開昭　５０
−１１２６５１号）されており、ガスタービンエンジン
などには一部で採用され始めている。この概要をターボ
機械に適用した図４を参照して説明すると、静止側であ
るケーシング１から運動側であるロータ２に向けて突出
させた多数の鋼毛よりなるブラシ３と、これら鋼毛の自
由端が摺動するためのロータ２の表面部分からなり、相
対的な運動を許しつつ高いシール性能を得ることができ
、しかもコンパクトである。このようなブラシ型シール
装置の特に有利な点は、例えば回転体に適用した場合に
回転する部材の間の半径方向ギャップの変化に良好に対
応可能という点である。なお、図４の符号４は、鋼毛の
基部を固定し、ロータ２に取付けるホルダを示す。

【０００５】ブラシ型シール装置のシール効果は、前記
多数の鋼毛によって間隙部の漏洩流路面積を減少し、か
つ漏洩流路の表面積を増加することと流路形状を複雑化
することにより流体抵抗を増加することによって得られ
る。また、ブラシの先端は比較的自由に変形するため、
万一接触した場合でも相手側に重大な損傷をおよぼすこ
とはなく、静止部と運動部の間隙量は、例えば前述のラ
ビリンスパッキンのように厳密である必要はない。さら
に同様の理由から、例えば回転体に用いた場合には、軸
方向の相対的な移動もある程度吸収することができる。 したがて、工作精度や組立て精度についても比較的緩や
かでよく、この点で製造上有利である。

【０００６】反面、ブラシ型シール装置では、互いに相
対的に運動する部分が近付き過ぎてしまい、それによっ
て生じる強い摩擦によって当該シール装置の過剰な加熱
や破損を生ぜしめられてしまう危険があった。同じ危険
は、前記ラビリンスシール装置やアブレイダブルシール
装置についても当てはまるが、ブラシ型シール装置の場
合は摩擦は軽減されるものの比較的大きい。この欠点に
対しては、ブラシに用いる線状の材料を多層化する等の
手段が提案（特開昭６１−４８６６９号）されているが
、コストなどの点で不利であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ブラシ型シール装置は
、従来広く用いられてきたラビリンスシール等に対して
、ブラシ部分の弾性的な性質によりギャップの変化に良
好に対応可能という利点を持つが、一方で摩擦による過
剰な加熱や破損の危険性があるという欠点を有していた
。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
決し、従来の構造によるブラシ型シール装置のブラシ部
分の弾性的な性質により、ギャップの変化に良好に対応
可能という利点を維持しつつ、摩擦による過剰な加熱や
破損の危険性を回避するブラシシール装置を提供するこ
とにある。 ［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の鋼毛か
ら形成されたブラシを備え、このブラシの自由端を摺動
させることによって相対移動する一対の部材間の間隙か
ら流体の漏洩を防止するブラシシール装置において、ブ
ラシの摺動面の材質をブラシの材質に対応して限定的に
その近接した部分と異なるようにしたものである。

【００１０】

【作用】静止側と運動側のギャップに変化が生じても、
ブラシの弾性により対応して良好なシール制を維持し、
またブラシの摺動面の材質を限定的にその近接した部分
と異ならせ、硬質もしくは低摩擦係数、または軟質もし
くは、摩耗性の材質とすることにより、摩擦による発熱
を低減すると共に摺動面の損傷を低減し、またはブラシ
の損傷を防止することができる。さらに軟質もしくは摩
耗性の材質では、摺動面が適当に変形または摩耗するこ
とによって、ブラシの弾性により摺動面に作用する力が
適正化され、摩擦による発熱を低減することができる。 一方、静止側と摺動面を除く運動側は従来と同様の構造
材料を使用できるので、適用する流体機械そのものは従
来と同様の好適な設計ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例をターボ機械に適用
した縦断面図、図２は、図１のＡ矢視図を示す。図１お
よび図２において、１はケーシング、２はロータを示し
、ブラシシール装置の主体部をなすブラシ３は、従来と
同様に多数の鋼毛より成り、基部をホルダ４に固定され
てケーシング１に取付けられる。また、ブラシシール装
置を構成しブラシ３の自由端が摺動する摺動面５は、ロ
ータ２に一体に回転するように圧入または焼嵌めで取付
けられたリング６の表面に形成したクロームメッキ層７
である。しかして、ブラシ３の先端は、僅かに撓んだ状
態でリング６の表面のクロームメッキ層７に接触してい
る。なお、図１の符号８は流体の漏れ流れを示す。

【００１２】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。ターボ機械が運転されている状態で、ケ
ーシング１の中心９とロータ２の中心１０が一致してい
る場合は勿論であるが、これらの半径方向の相対的な位
置関係が図２に示すように若干変化（偏芯）しても、ブ
ラシ３の撓みが変化して対応するので、ブラシシール装
置に損傷が発生することはなく、シール効果も殆ど変化
しない。ところで、ケーシング１とロータ２の半径方向
の相対位置が若干変化することによりギャップが小さく
なる部分１１では、ブラシ３の撓みが大きくなることに
よって、ブラシ３の先端から摺動面５に作用する力が大
きくなり、摩擦熱が発生する恐れがある。しかしながら
、摺動面５をクロームメッキ層７で形成しているので、
摺動面５の表面硬度が増大し損傷が発生し難くなり、ま
た摩擦熱の発生を低減させることができる。

【００１３】したががって、以上のように構成された実
施例によれば、従来用いられていたブラシ型シール装置
に対し、ブラシ部分の弾性によりケーシングとロータ間
のギャップの変化に良好に対応可能という特徴を維持し
ながら、摺動面の表面硬度を増大させることによって摩
擦係数を低下させ、摩擦による過剰な発熱や損傷の発生
を低減させることができる。加えて、ケーシングやブラ
シは、従来と同様のものを用いることができるので、コ
ストの増加も僅かとすることができる。

【００１４】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものでなく、種々変形実施できる。図２は、本発明
の他の実施例をターボ機械に適用した縦断面図を示す。 同図において、ブラシシール装置の本体を構成するブラ
シ３は、従来のものと同様の構成である。また、ブラシ
シール装置を構成しブラシ３の自由端が摺動する摺動面
１２は、ロータ２に取付けられたリング１３の外周に張
付けた摩耗リング１４で構成される。ここで、摩耗リン
グ１４は、例えばアブレイダブルシール材として公知の
フェルトメタルで形成するのが好ましい。また、リング
１３は、ロータ２に着脱可能であり、ロータ２にねじ込
まれたリング押え１６により軸方向に押圧され、必要に
よりキー（図示しない）を介して一体に回転する。本実
施例においても、ターボ機械が運転されている状態で、
ケーシング１とロータ２の中心一致している場合は勿論
であるが、これらの相対的位置が若干変化（偏芯）して
も、ブラシ３の撓みが変化して対応するので、ブラシシ
ール装置に損傷が発生することはなく、シール効果も殆
ど変化しない。ところで、ケーシング１とロータ２の半
径方向の相対位置が若干変化することによりギャップが
小さくなる部分では、ブラシ３の撓みが大きくなること
によって、ブラシ３の先端から摺動面１２に作用する力
が大きくなり、接触部１５では摩耗リング１４がブラシ
３の先端から摺動面１２に作用する力に応じて摩耗する
。これにより、ブラシ３の撓みおよびブラシ３先端に作
用する力が軽減され、ブラシ３の損傷を著しく減少する
ことができる。 また、摩耗リング１４の摩耗の程度によってリング１３
を変換し、シール性能の低下を防止する。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ラシを従来構造のブラシ型シール装置と同様の多数の鋼
毛より形成したものとしているので、高いシール性能お
よびブラシ部分の弾性により静止側と運動側のギャップ
に変化が生じても良好に対応でき、またブラシの摺動面
の材質を限定的に硬質材料もしくは低摩擦係数材料、ま
たは軟質材料もしくは摩耗性材料としているので、前者
の場合には摺動面における摩擦を低減すると共に摺動面
の損傷を減少し、後者の場合にはブラシの損傷を減少す
ることができる。また、ブラシシール装置の主体部であ
るブラシは従来のものと同様のものを用いるので、静止
側は従来構成でよくコストの増加を僅少とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例をターボ機械に適用した縦断
面図。

【図２】図１のＡ矢視図。

【図３】本発明の他の実施例をターボ機械に適用した縦
断面図。

【図４】従来のブラシシール装置をターボ機械に適用し
た縦断面図。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…ロータ、３…ブラシ、４…ホルダ
、５，１２…摺動面、６，１３…リング、７…クローム
メッキ層、１４…摩耗リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多数の鋼毛から形成されたブラシを備
   え、このブラシの自由端を摺動させることによって相対
   移動する一対の部材間の間隙から流体の漏洩を防止する
   ブラシシール装置において、前記ブラシの摺動面の材質
   を前記ブラシの材質に対応して限定的にその近接した部
   分と異なるようにしたことを特徴とするブラシシール装
   置。