JPH0627545B2 - ブラシパツキング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、相対的に相互に回転可能な、少なくとも二つ
の機械部品用のブラシパッキングであって、二つの機械
部品の一つに取り付けられた多数の剛毛を備えて、異な
る圧力の二つの空間の間を密封し、ガスが一方の空間か
ら他方の空間に流れないように構成されており、前記剛
毛は機械部品の回転軸に対して垂直な面に関して、より
高い圧力を有する側の方へ鋭角βで傾斜しているブラシ
パッキングに関する。

（ロ）従来の技術 上記のような構成のブラシパッキングは米国特許公報Ｕ
Ｓ−Ａ−２ ８７８ ０４８により周知のものである。
この既知のブラシパッキングは、細長い縦方向にフレキ
シブルなプラスチック製細片と該細片に固着された粗溶
性プラスチック製の横方向に平行に並んで密集した多数
の真っ直ぐなストランドとを備えるブラシ型シール要素
であって、空気、水分、ほこり等をシールするものであ
る。この既知のブラシパッキングにおける問題点は、剛
毛の長さを、密封すべき両面の間の自由な空間に適合す
るように正確に調整して、適当な密封面への剛毛の押し
付け圧を得るようにしなければならないことである。剛
毛の傾斜角についても同じことが言える。荒い運転のた
めに剛毛の端部がすり切れると出力が傾斜に関してまた
押し付け圧に関してもう発生しなくなり、始めに許容で
きない損耗を発生させるに高すぎる押し付け圧を調節し
なければならないかそれとも充分なパッキング作用が働
くがブラシパッキングの耐用時間はずっと短くなる。ド
イツ特許公報ＤＥ−Ａ−２ ３４４ ６６６から、ブラ
シパッキングの剛毛の保持体を、上記の問題点を解決す
るためにばねの圧力で調整することが知られている。し
かし、ばねの力は制御困難であるので、その設置面に合
わせた剛毛の押し付け圧の微調整は困難である。

フランス特許公報ＦＲ−Ａ−２ ３９２ ２７１及び米
国特許公報ＵＳ−Ａ−２ ５９０ ６９６からリップシ
ールが知られている。このリップシールにおいてはシー
ルリップを、密封面にばねの作用をおよぼすように回転
軸の方向に、移動される機械部品が調整される。しか
し、このシールリップのばねによる調整部を有するリッ
プシールは、既知の装置では密封面への押し付け力の微
調整が可能ではないので、液状媒体が密封間隙に塗られ
るときにだけ調整可能であるにすぎない。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、異なる圧力の二つの空間の密封に関し
て、特に、少なくとも一つのシャフトまたは中空シヤフ
トの中の一つのシヤフトまたは一方が他方の中に入り込
んだ二つの中空シヤフトを有する、二つの（その回転方
向に依存することなく）相対的に互いに移動する部品の
間の間隙を密封することに関して、上記の従来の欠点が
改良されたブラシパッキングであって、剛毛の調整角並
びに剛毛の先端領域の、作動するパートナー（もう一つ
の機械部品）への接触状態を、機械の運転開始の前に、
例えば組み立て時に予め選択することができ、また保持
体の押し付けのために特別のばねを必要とすることなし
に、剛毛の取り付け前において剛毛の最終長さ寸法を何
ら問題にする必要のないブラシパッキングを提供するこ
とである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上記の課題を解決するもので、相対的に相互に
回転可能な、少なくとも二つの機械部品１２，２用のブ
ラシパッキングであって、二つの機械部品の一つに取り
付けられた多数の剛毛４を備えて、異なる圧力の二つの
空間の間を密封するように構成されており、前記剛毛４
は機械部品の回転軸に対して垂直な面に関して、より高
い圧力を有する側の方へ鋭角βで傾斜しており、剛毛４
はリング状剛毛保持体３に保持されており、軸方向に向
く剛毛の自由端を、円錐面又は凸面状支持面を有し、前
記回転軸の方向に移動可能に構成された支持リング９に
よって、横から支持することにより所望の形状を取るよ
うに方向づけし、位置をずらすことができるように構成
されていることを特徴とするブラシパッキングを要旨と
する。

（ホ）作用 本発明によれば、ブラシパッキングの剛毛は、最終姿勢
によって、即ち剛毛の最終長さ寸法によって剛毛自身の
弾性を有し、整列可能であり、また剛毛の所望の偏向、
及び特に半径方向の所望の間隙の調整を達成することが
できる。圧力の方向に剛毛を向けることにより密封作用
を高めることができる。

剛毛の先端領域の接触は、選択可能であり、優先的に極
力少なくすることができ、また剛毛は、容易に、簡単に
互いに平行に所望の角度で整列可能であるので、僅かな
場所と小さな直径を必要とするだけである。

調節可能な支持リングによって、その状態で、剛毛の形
状を変えることができる（第１ｄ，ｅ及びｆ図参照）。

この新しい装置によれば、僅かの剛毛が一つの面内にお
いて密封強度に相応して弾性を示すだけであるので、作
動するパートナーの一つが半径方向に移動するとき剛毛
を自由に運動させることができる。更に使用状態につい
て次のような利点がある。

１．ブラシパッキングと作動するパートナーの間の半径
方向の移動範囲を大きくすることができる。ばね経路が
横に位置する剛毛によって制限されることはない。

２．生ずるばね力乃至摩擦力は少ないままである。個々
の剛毛が内方へ弾むのを妨げないので、作動するパート
ナーの一つの半径方向への移動距離がほんの僅かでも、
前記ばね力乃至摩擦力は変化する。

３．上記の新しい装置によれば、剛毛に密封圧が存在す
るとき、すべり面に作用する圧力成分が生じ、これは作
動するパートナーが半径方向に移動するときも剛毛の端
部が全周に密接したままとする。これにより明らかなよ
うに濡れはより少ない。

４．調整可能な支持リングを利用することにより、ブラ
シの直径及び作動面に対する角度位置を変えることがで
きる。

角度βについては５乃至４５゜の優先領域が特に有利で
あることが明らかになった。その場合において、ブラシ
の剛毛束が太い程角度βをより大きく選択することがで
きる。

（ヘ）実施例 図面において、 第１ａ図はシヤフトを密封するためのブラシパッキング
の横断面図である。

第１ｂ図は第１ａ図のパッキングと似たブラシパッキン
グと剛毛の保持を示す。

第１ｃ図は第１ｂ図のパッキングに相当するブラシパッ
キングと剛毛を調整するための例えばすべり座によって
矢印方向に移動可能な支持リング９を示す。

第１ｄ図は第１ｃ図の装置と似た装置を示し、この装置
においては支持リングはリング状保持体３の雌ねじ１０
内に微調整雄ねじ９′として形成されている。

第１ｅ図は第１ｃ図示の装置と似た実施態様を示し、こ
の装置においては支持リング９″は凸状支持面を有す
る。

第１ｆ図は二つのリング状の保持体３ａ，３ｂを有する
装置を示す。

第２ａ乃至２ｃは種々の剛毛のパッキングのための配列
を示す。

第３図は保持体における剛毛の把持の詳細を示す。

第４ａ図乃至第４ｄ図はそれぞれ剛毛を示す。

二つの相対的に互いに回転可能な機械部品２，１２はブ
ラシパッキング１によって密封される。機械部品２は回
転するシヤフトであり、機械部品１２は例えばケーシン
グである。しかし、二つの、一方が他方の中に入り込ん
で回転可能な機械部品をブラシパッキングにより密封す
ることもできる。特に二つの中空シヤフトを密封するこ
ともできる。その場合、回転方向は互いに問題とならな
い。さらに回転方向に加えて一つの機械部品を軸方向に
駆動に適するように調整する装置を設けることができ
る。図示の実施例においてリング状保持体３に剛毛４が
把持されている。この剛毛は金属ファイバー，ほう素フ
ァイバー，炭素ファイバー，プラスチックファイバーま
たはガラスファイバーまたはこれらの複合物等により形
成されている。剛毛４はばらばらになっているが、最良
には多数本ずつ、互いに並んで層状に集められており、
例えば第２ａ図乃至第２ｄ図示のように群状に密なパッ
キングにまとめられる。

第１ｃ図，第１ｄ図及び第１ｅ図示のように、剛毛４の
形状及び密封部への押し付け力を、保持体３内に固定さ
れた剛毛束の自由端に対して支持リング９乃至９′乃至
９″を作動することによって調整することができる。第
１ｃ図の場合において、支持リング９′はすべり座によ
って保持体３に支承される。第１ｄ図の場合、支持リン
グ９′と保持体３の間に軸方向ねじ１０が備えられてお
り、一方第１ｅ図においては支持リング９″は同様にす
べり座によって筒状保持体３に支承される。第１ｆ図に
おいては一つのリング３の代わりに二つのリング状支持
体３ａ、３ｂが設けられ、即ち支持体に支持された剛毛
４ａ、４ｂが互いに噛み合うように配列されている。

第２図についてのべる。ブラシの極力最適の面被覆を得
るために、個々の剛毛を一包みにすることと、或いは一
つの束にすることは好ましくは群状に極力密に行われ
る。第２ａ図，第２ｂ図において、少なくとも端部領域
において複数の薄片状のファイバーが例えばレンガ状に
互いに結合されており、第２ａ図においては、垂直の主
方向に配列された結合を示し、第２ｂ図は、水平の主方
向に配列された結合を示す。各薄片は種々に形成され、
第２ａ図及び第２ｂ図においては本質的に卵形に形成さ
れている。第２ｃ図は本質的に端部領域が三角形状、特
に二等辺三角形のファイバーよりなる複合物を示し、第
２ｄ図は個々のファイバーが少なくともその端部領域に
おいて六角形状に形成されている、即ち六角形状の端部
において補強されているハニカム状の複合物を示す。

第３図は、例えば保持体３に、集束されたファイバー群
をさら穴状の穴６に挿入し、且つその挿入後に例えば通
常の合成樹脂コンパウンド５を充填して一体にし、リン
グ３と固着することによって、剛毛が半径方向に内方に
或いはこれに対して斜めに配置されるようにブラシパッ
キングが配列されている実施例を示す。

第４図示のように、本発明に従って剛毛の種々の組み合
わせを用いることができる。それらは全てそれらの表面
の部分領域が熱伝動性が良好に形成されており、少なく
ともコアバネ特性を有する。

例えば第４ａ図はコア／外被構造を示し、外被はコアを
完全に包む側被覆層によって形成される。

第４ｂ図においては、一部表面、ここでは上半分のみに
設けられたコート層を有するファイバー複合物を示す。
互いに接触する両機械部品にも、適応する方法でコーテ
ィングを施すことができる。

第４ｃ図は他の機械部品との接触のために設けられた
（例えば、剛毛先端に）コート層のような表面端部領域
を有するコアを示す。

第４ｄ図には突出する充填部を有する中空ファイバーを
示す。これらの実施例の組み合わせも当然に行うことが
でき、コアもしくは外被が熱伝導性の材料、または熱伝
導性のない材料からなり、且つ他のファイバー部分の多
少とも大きな表面領域には（比較的良好な）熱伝導性の
材料又は熱伝導性のない材料を設けることができる。

剛毛がリング等の外側のリング状支持体に固定されるか
又は例えばシヤフトのような内側部品に固定されるか、
支持体に直接に設けられているか、或いは保持体、又は
リングに剛毛埋め込み部を介して間接的に設けられてい
るかにかかわらず、剛毛の傾斜角を遠隔制御により調節
することができる。即ち、剛毛の方向は例えば円錐面の
支持体等により機械的に遠隔制御することができるのみ
ならず、個々の剛毛は例えば電気的に、磁気的に、ピエ
ゾ電気的に、剛毛コアのキュリー点を利用して、或いは
例えば剛毛の外皮の記憶効果その他の方法で（角度β
を）遠隔操作することができる。外からの調整は組み立
て中にでき、運転に適するように行うことができる。

ブラシパッキングの剛毛を保持する壁を、膜状に薄く形
成し、その壁が流体によりひろがり、或いは収縮し、例
えばガス圧或いは油圧で（角度β）に遠隔操作すること
ができるようにすることができる。剛毛が中空である
か、或いは剛毛の包みもしくは束内に空隙を有する変形
が利用でき、その場合においてはガスを切欠部もしくは
中空室を通して送り、異なる圧力の空間の間のガスカー
テンにより密封作用を高めることができる。

（ト）発明の効果 以上詳記したように、本発明のブラシパッキングは相対
的に相互に回転可能な、少なくとも二つの機械部品１
２，２用のブラシパッキングであって、二つの機械部品
の一つに取り付けられた多数の剛毛４を備えて、異なる
圧力の二つの空間の間を密封するように構成されてお
り、前記剛毛４は機械部品の回転軸に対して垂直な面に
関して、より高い圧力を有する側の方へ鋭角βで傾斜し
ており、剛毛４はリング状剛毛保持体３に保持されてお
り、軸方向に向く剛毛の自由端を、円錐面又は凸面状支
持面を有し、前記回転軸の方向に移動可能に構成された
支持リング９によって、横から支持して所望の形状を取
るように方向づけし、位置をずらすことができるように
構成されているので、剛毛の調整角及び剛毛の先端領域
の、機械部品への接触状態を、機械の組み立て前に予め
選択することができる。また剛毛の保持体への押し付け
のために別途ばねを設ける必要はなく、本発明の装置を
組み立てる前に剛毛４の最終長さ寸法を問題にする必要
はない。またばねの力で剛毛の機械部品への押し付け圧
を微調整する従来の装置と異なり、機械部品が半径方向
の移動するときも剛毛の端部を機械部品に密接させ、濡
れを防止することができる。

図面の簡単な説明 第１ａ図は、シヤフトを密封するためのブラシパッキン
グの横断面図である。

第１ｂ図は、第１ａ図示のブラシパッキングと似たブラ
シパッキングと剛毛の保持を示す。

第１ｃ図は、第１ｂ図のパッキングに相当するブラシパ
ッキングと剛毛を調整するための矢印方向に移動可能な
支持リング９を示す。

第１ｄ図は、支持リングはリング状保持体３の雌ねじ１
０内に微調整雄ねじ９′として形成されている、第１ｃ
図の装置と似た装置を示す。

第１ｅ図は、支持リング９″が凸状支持面を有する、第
１ｃ図示の装置と似た実施態様を示す。

第１ｆ図は二つのリング状の保持体３ａ，３ｂを有する
装置を示す。

第２ａ乃至２ｃは種々の剛毛のパッキングのための配列
を示す。

第３図は保持器における剛毛の把持の詳細を示す。

第４ａ図乃至第４ｄ図はそれぞれ剛毛を示す。

（符号の説明） １……中空シヤフト ２……機械部品 ３，３ａ，３ｂ……保持体（リング） ４，４ａ，４ｂ……剛毛 ５……合成樹脂コンパウンド ６……穴 ９，９′，９″……支持リング １０……軸方向ねじ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対的に相互に回転可能な、少なくとも二
   つの機械部品（１２，２）用のブラシパッキングであっ
   て、二つの機械部品の一つに取り付けられた多数の剛毛
   （４）を備えて、異なる圧力の二つの空間の間を密封す
   るように構成されており、前記剛毛（４）は機械部品の
   回転軸に対して垂直な面に関して、より高い圧力を有す
   る側の方へ鋭角（β）で傾斜しており、剛毛（４）はリ
   ング状剛毛保持体（３）に保持されており、軸方向に向
   く剛毛の自由端を、円錐面又は凸面状支持面を有し、前
   記回転軸の方向に移動可能に構成された支持リング
   （９）によって、横から支持して所望の形状を取るよう
   に方向づけし、位置をずらすことができるように構成さ
   れていることを特徴とするブラシパッキング。
2. 【請求項２】一つのリング状剛毛保持体（３）の代わり
   に二つのリング状支持体（３ａ，３ｂ）を備え、両支持
   体に支持された剛毛（４ａ，４ｂ）が互いに噛み合うよ
   うに配列されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のブラシパッキング。
3. 【請求項３】剛毛（４）の自由端を、磁気により、ピエ
   ゾ電気により、或いは遠隔制御可能な制御手段により回
   転方向に向けることができることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載のブラシパッキング。
4. 【請求項４】剛毛の向きの調整を、剛毛保持体の壁を膜
   状に薄く形成し、該壁に圧力をかけることによって行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の何
   れか一項に記載のブラシパッキング。