JPH07500510A - ブラシ・シールを製造するための設置・結束方法 - 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】 ブラシ・シールを製造するための設置・結束方法１１分１ 本発明は、多くの細いワイヤ・ストランドからなるリボンをプレート部材上へ送 り、このリボンをプレートに溶接し、リボンを切断して所望長さのストランド束 を形成し、付加的なカバー・プレートを加えてブラシ・シールを形成することに よってブラシ・シールを製造する方法に関する。

［−」 回転部材間にシールを施すためにブラシ要素を使用することは今世紀の初頭まで さかのぼる。たとえば、米国特許第８８５　、０３２号を参照されたい。種々の 方法がブラシの製造に利用できるが、今や、特にこのようなシールをターボ機械 で用いる場合、回転要素用のプラン・シールの製造では２つの基本的な方法が一 般的に使用されている。第１の方法は、「結束・設置法」と呼び得るものであり 、米国特許第２．６７２．６４０号、ＲＥ。

３０．２０６、米国特許第４．２７４．５７５号、同第４．６７８．１１３号に 示される種々の技術によって例示されている。これらの特許に示される種々の技 術は、共通して、２つの要素を有する。すなわち、（ｉ）まず、はぼ平行な配置 に多数のブリストルを固着する成る種の方法を用いることによってブリストルか らなる束を形成し、その後、（ｉｉ）束を環状の裏当て部材上に置き、これらの 束を裏当て部材に結合する技術を用いてシールを較正する。

その後に開発された方法では、ワイヤをマンドレルに急速に巻き付ける巻き線機 を使用する。この方法では、（ｉ）マンドレルそのものはブラシ・シールを形成 する裏当て部材、すなわち、米国特許第４，２０４，６２９号、同第４．６４２ ．８６７号および同第４，７３２．３３９号に示されているような裏当て部材で あってもよいし、あるいは、（ｉｆ）米国特許第４，７３０，８７６号に示され ているように、巻き上げたマンドレルを用いて多数のブリストルを保持し、続い て環状の裏当てリング上に設置する。初期には、このような巻き線技術は急速生 産および自動化に適しているためにかなり有利であると思われていた。

しかしながら、これらの技術は、長い巻きブリストルか裏当て部材に対してブリ ストルの必要な傾きを行うのに不適であるために、小直径ブラシ・シールの製造 には不適であることが証明されている。さらに、裏当て部材まわりへの巻き付け では、巻き取ったワイヤのかなりの部分を硬化後に剥ぎ取らなければならない。

タービン・エンジンで用いられる場合、ブラシを形成するストランドは、通常、 高価で耐熱性のある貴金属合金あるいはセラミックであり、剥ぎ取った材料は製 造コストにかなり影響する。このような巻き線技術の付加的な欠点が米国特許第 ４，６７８．１１３号に記載されている。

これらの欠点を克服するために、米国特許第４，６７８．１１３号は、手動「結 束・設置」法を開示しているが、これは、多くの細いワイヤ・ストランドからな る自立リボン（またはテープ）を形成するのに、ワイヤ・ストランド′を一緒に 接着し、テープを複数のタフトに切断し、タフトを裏当てプレートに固着し、テ ープの裏当てプレートから突出する部分から接着剤を除去することを必要とする 。より自動化に適した別の技術が関連した米国特許第４．６４２，８６７号に開 示されており、この米国特許の開示内容は本文に参考資料として援用する。米国 特許第４，６４２，８６７号に示されている方法は、接着したテープを裏当てリ ング（回転加エベノドに取り付けである）に送り、テープの一部を裏当てリング に締め付け（各テープ幅毎にフィンガ・クランプを利用する）、テープを切断し てリングに留められたストランド束を形成することによって切断段階（米国特許 第４．６７８，１１３号）を遅らせている。必要数の束を裏当てリングの周囲ま わりに留めた後、締め付はリングを裏当てリングへ装着し、締め付はフィンガを 取り外す。

その後、第２のカバー・プレートを加工片上に置き、束を２つのプレートで挟み 込む。この環状のサンドイッチ組立体の外周を次に溶接して間に束を挟んで２つ の側部プレートを固着し、プラン・シールを形成する。

免訓勿り 米国特許第４，６４２．８６７号に示されている方法および装置は、共に、「設 置・結束」法と呼び得るものを利用して、そこに示される作業を修正することに よってかなり簡略化され得ることがわかった。この新しい方法においては、自立 束の形成は、５〜１０ｃｍの直径を有する細いワイヤの２００〜５００本のスト ランドからなる長いリボンを裏当てプレート上の所定位置に送った後に行われる 。この設置に続いて、リボンをプレートに取り付け、それを切断して所望長さの 束を形成する。溶接および切断は個別の段階で行うことができるが、同時に行う と好ましい。それにより、溶接トーチが　（ｉ）溶接ビードを形成してブリスト ルを一緒に結合し、束を形成すると同時に束を裏当てプレートに溶接し、（ｉｉ ）リボンを切断することができ、それを裏当てプレート上の隣接位置へ送ること によって再位置決めすることができる。リボンを裏当てプレート上の所定位置へ 送り、リボンをプレートに溶接する（と同時に切断する）この作業は、裏当てプ レートを全３６０度に割り出すまで繰り返される。比較的少ない反復工程を持つ 本方法は自動化に容易に適用できる。

１１」訓ＪＩＪ 第１図は個々のストランドから長いリボンを形成し、リボンを溶接・切断ステー ションへ送り、そこにおいて、リボンの一部を裏当てリングへ溶接することによ って自立束を形成する状態を示す概略図である。

第２ａ、２ｂ、２ｃ図は、裏当てリングの正面図であり、所定位置に溶接された 束片を製造するリボン設置・溶接シーケンスを示す図である。

１帆（Ｉ　−めのり 上述したように、自立束の形成は、リボンを裏当てプレートへ送った後に本方法 で達成される（これは米国特許第４．６４２，８６７号によって必要とされるよ うな自立接着テープを形成する必要性を排除する）。第１図を参照して、多くの 細いワイヤからなるリボンの形成は、従来の方法で行ってもよい。細いワイヤ２ のいくつかのスプール１をピグテール・コレクタ旦およびテンショナ４を通して 送って幾本かのストランドの組立体５を作る。これを回転可能なコレクタ５のま わりに巻き付けてマルチストランド・リボンｌを作る。このリボンをフィーダ溢 を通して巻き付け／切断ステーション１λへ送る。フィーダＢは、対向して互い に反対方向に回転するゴム被覆ロール旦を用いてリボンを加工領域に向かって穏 やかに送る。ロール旦の前にはガイド上」があり、このガイドはこの時点で幾分 ばらばらになる可能性のある多数のワイヤをまとめ、ロールに向かう緊密なパッ ク状に集める。ロールを出てがら、リボンは再びガイド上ユを通る。このガイド は、集める機能に加えてヒートシンクとしても作用し得る。ステーション−１２ は割り出し用ターンテーブル１」がらなり、このターンテーブルに回転可能なブ ラットフォ−ムＬ１が装着してあり、このプラットフォームは、銅その他の導電 性材料で作り、溶接作業中にヒートシンクとして作用すると好ましい。裏当てプ レート、たとえば、裏当てリング１ｆｚ（最終ブラシ・シールの側部プレートの １つを形成する）がプラットフォーム１Ａ上に緊密な係合状態（たとえば、摩擦 嵌合）で装着しである。リングｌ上の所定位置へ所望の束長さまで送られたリボ ンは締め付は用ヒートシンク１６によって所定位置へ保持されてから、トーチ１ ｊによってリングへ溶接される。望ましくは、ここで使用されるトーチは、ワイ ヤをプレートに溶接すると共にワイヤをメルトバックでき、同時にリボンを切断 できる能力を持つ。このような能力を有する溶接機−とじては、ＴＴＧ（Ｇａｓ 　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ａｒｃ）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ、　Ｌａ５ｅｒ、 　ＰｌａｓｍＴｏｒｃｈｅがある。

リボンの設置および溶接／切断を行う好ましい作業は、第１．２図を参照するこ とによってより良く理解できよう。リボンｌを構成する多数本の細いストランド はフィーダ旦によって所定位置に保持する。フィーダ旦は、リボンを裏当てリン グｌ　５　Ｊ：、の所定位Ｗ（すなわち、ブリストルが必要な長さ１延び、リボ ンの長手軸線がリングの半径に対して必要な角度θで傾斜した位置）へ押す。東 長さは裏当てプレートの厚さと傾斜角に依ηする。リングの場合、プレート厚み はリングの１．Ｄ、とＯ，Ｄ、の差となる。望ましくは、リボンは少なくとも１ つの完全なリングについて充分な束を与えるに充分な長さである。ストランドを 所定位置に維持するために、最初に裏当てリングへ送られるときにリボンの前端 にビード１８１を形成すると好ましい。続いて、溶接／切断段階でリボンがリン グに溶接されると共に切断されるときに好ましい方法に従って内側ビード１９１ ．２０１、・・・ｎｌを形成する。

リボンが裏当てリング上の正しい位置にあるときに、クランプ１Ｊを下降させて リボンに保持力を加えると共に、溶接時のヒートシンクとして作用させる。その 後、ＴＩＧ）−チ１ユを下降させてリボンの端１８ｔを裏当てリングへ溶接する と共にリボンを切断する。これは、別の切断作業の必要性をなくす。こうしてで きた、前端１８１および後端１８ｔからなる東上」は、今や、リングー−に溶接 した被支持束となる。トーチ１ユおよびクランプ１Ｊを」二昇させ、ターンテー ブル１４を次の所定位置へ移動させることによってリングＩＪを成る周方向距離 （はぼリボンｌの幅Ｗを表オ）す）回転させる。先の溶接／切断段階で形成され た、新しい前端溶接ビード１９１を既に持っているリボンｌをリング上ｊ上の次 の位置（第２ｂ図）に押し、裏当て部材を（その形状がなんであれ）完全な束を 受け入れるまで方法を繰り返す。第２Ｃ図は裏当てリングの正面図であり、ここ では、方法が繰り返されて束をその外径の約４０度にわたって固着しである。ま た、ブラシ・シールの形成における、このように設置した束のほぼ平行な（すな わち、長手軸線が平行状態から数量オフセットしている）関係を示している。

ルを普通の要領で製造できる（たとえば、米国特許第４．６４２，８６７号を参 照されたい）。裏当てリングを覆ってカバー・リング（図示せず）を置いて２つ のリングの間に溶接束をサンドイッチ状に挟み込む。こうしてできたサンドイッ チは、たとえば、溶接によって急速に作られる。１つまたはそれ以上の仕上げ作 業を行って束のシール端を所望直径（図示実施例では、ブリストルの内径である ）ヘトリム加工する。このようなトリム加工はこの分野では周知の種々の切断あ るいは研削方法によって達成できる。

上述したように、完成したブラシ・シールは、通常は、２つのプレート部材、す なわち、（ｉ）ブラシ要素を溶接した裏当てリングと、（ｉｉ）ブラシ要素を覆 って設置したカバー・リングとからなる。しかしながら、ここで、ブラシ要素を プレート部材へ溶接する必要がないことに注目されたい。たとえば、ブラシ要素 を薄いワッシャ状のインサート部材へ溶接して交換可能なブラシ・インサートと してもよい。こうしてできたインサート（ブラシ要素が溶接しである）を次に裏 当て部材へ結合する。こうして、インサートが２つのプレート部材の間に挟み込 まれることになり、この場合、ワッシャ状インサートそれ自体が両プレート部材 に結合することになる。ここで用いられる結合方法は、再使用可能なプレート部 材へなんら損傷を与えることなくインサートを容易に外せるブラシ・シールを提 供することになる。ブラシ要素ががなり摩、耗したとき、インサートを取り外し 、新しいブラシ・インサートに交換するだけでよい。これは新しい組のプレート 部材を組み込む必要性をなくす。

ＦＩＧ、／ Ｆ／に、２゜ 補正度の翻訳文提出書 平成５年１２月１６日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ブラシ・シールの製造で用いるためのブリストル・アレイを製造する設置・ 結束方法であり、前記アレイが裏当てプレートへ固着した多数の整合した連続ブ リストル束からなり、前記裏当てプレートが２つのほぼ等距離の縁と、密封縁と 後縁を有する方法において、 多数の個別の繊維ストランドからなる繊維リボンを用意する段階と、 リボンを裏当てプレートへ送る段階であり、リボンを前記プレートに対して所定 の角度で位置させ、リボンの前端をプレートの密封縁から突出させる段階と、 リボンをその全幅に沿った一線のところでプレートの一部に固着し、プレートの 後縁付近の一線でリボンを切断し、第１の支持されたブリストル束を形成する段 階と、 リボンを再位置決めし、それを裏当てプレート上へ送り、リボンが前記第１の束 にほぼ隣接し、その長手軸線が第１束の軸線に対してほぼ平行となるようにする 段階と、 前記固着、切断および再位置決め段階を繰り返して前記アレイを製造する段階と を包含することを特徴とする方法。
2. ２．請求の範囲第１項記載の方法において、繊維が金属製であり、溶接によって 裏当てプレートへ固着されることを特徴とする方法。
3. ３．請求の範囲第２項記載の方法において、前記溶接がリボンを後緑に溶接し、 ほぼ同時にリボンを切断するように行うことを特徴とする方法。
4. ４．請求の範囲第３項記載の方法において、前記同時の溶接、切断段階がリボン の切断端に溶接ビードも製造するように行い、前記ビードがリボンの新しく形成 した前端において繊維を一緒に固着するように作用することを特徴とする方法。
5. ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記裏当てプレートがリングの形を しており、このリングが回転テーブルに嵌合してあることを特徴とする方法。
6. ６．請求の範囲第３項記載の方法において、前記裏当てプレートが回転テーブル 上に嵌合したリングの形をしており、前記固着、切断および再位置決め段階を繰 り返してリングの全周に沿って束のアレイを製造することを特徴とする方法。
7. ７．請求の範囲第６項記載の方法において、前記リングの密封縁がリングの内径 部であり、リングへ送るリボンを最初に前記内径部から０．２〜１．０ｃｍの距 離突出するようにしたことを特徴とする方法。
8. ８．請求の範囲第６項記載の方法において、前記リング密封縁がリングの外頸部 であり、リングへ送るリボンを最初に前記外径部から０．２〜１．０ｃｍの距離 突出するようにしたことを特徴とする方法。
9. ９．請求の範囲第６項記載の方法において、前記裏当て部材が薄いワッシャ状部 材であり、このワッシャ状部材が２つのプレート部材間に挟み込まれ、そこに結 合してあることを特徴とする方法。