JPH086609B2 - ブラシシール装置および釣合いピストン装置 - Google Patents

ブラシシール装置および釣合いピストン装置

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JPH086609B2
JPH086609B2 JP4262697A JP26269792A JPH086609B2 JP H086609 B2 JPH086609 B2 JP H086609B2 JP 4262697 A JP4262697 A JP 4262697A JP 26269792 A JP26269792 A JP 26269792A JP H086609 B2 JPH086609 B2 JP H086609B2
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    • F05D2240/56—Brush seals

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概してガスタービン機関
における圧力シールに関し，詳細には動的および静的の
両方のシール用途用の改良形状を有するブラシシール装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン機関における静止部分と高
速回転部分との間のシールはてごわい挑戦対象物であ
る。小型機関におけるガス発生器ロータの３０，０００
ｒｐｍを超える回転速度は通常のことである。シールの
摩耗を最小にするために，シール要素は間隔をなして配
置されて少量制御量の漏洩流れを許しているが；過渡運
転条件下におけるロータと静止構造物との間の熱膨張率
の差が部品間の隙間に直接影響を与えている。さらにロ
ータの偏心度ならびにかなり小さいが機械的慣性伸びも
考慮されなければならない。定常状態および過渡運転条
件の両方を満足するシールを提供するために通常ラビリ
ンスシールが使用されている。
【０００３】典型的には，シールの先鋭な歯部分が回転
部品上に装着され，摩耗可能なハネカムまたはその他の
犠牲材料が半径方向外側に配置されてランドを形成して
いる。ある過渡運転条件の間に隙間は低減される。しば
しば負の隙間といわれる干渉があると，先鋭な歯はラン
ド内の恒久的溝を摩耗させる。その結果，再び定常運転
となる。ロータとステータとの間の隙間が呼称値に戻る
間，シールからの漏洩は増大してくる。過剰な摩擦は過
熱，回転シール歯それ自身の過熱，劣化および摩耗を発
生させてさらに漏洩を増大させることになる。
【０００４】ラビリンスシールで設計したとき，当業者
は２次流れシステム内に十分な余裕を与えることによっ
てシール劣化に対する対策を考えておかなければならな
い。たとえば新しい機関におけるブレード冷却回路にお
いて，ブレードに必要以上の冷却空気が供給されること
になろう。しかしながら，シールが劣化すると十分な２
次流れが残り，これによりブレードの冷却回路内に高温
１次ガス流れが吸い込まれなくなる。この追加の必要な
流れは燃焼に利用されず機関効率における直接の寄生的
損失となる。
【０００５】ラビリンスシールの他の問題点は，シール
歯の複雑な機械加工が典型的には，運転中にきわめて高
い応力を受ける部分に行われる最終加工作業の１つであ
ることである。この点において加工誤差が発生すると，
これにより部品はスクラップとなるかまたは修理を必要
とし，いずれもコスト高の原因となる。シール歯はまた
機関の組立てまたは分解中の取扱いミスによる破損を受
けやすい。
【０００６】高速回転部品と静止部品との間のシールに
使用される他の装置はブラシシールである。これらのシ
ールは複数の順応性剛毛で構成され，該順応剛毛は環状
リングから概して半径方向内方に伸長し，それらは該環
状リングに恒久的に固定されている。該リングはクラン
プされるかまたは静止部材に固定装着されて，回転部材
すなわち軸を包囲して且つそれと同軸である。ブラシシ
ールは剛毛が軸に対しバイアス力が加えられるようなサ
イズであり，しばしば軸の回転方向に傾けられている。
運転中，剛毛は軸と摩擦し，軸の熱膨張および旋回に対
し順応して変形し，これによりそれらのシール能力を維
持している。恒久的な溝が形成されているラビリンスシ
ールランドとは異なり，ブラシシールは隙間が低減した
期間の後でもそれのシール能力を維持している。
【０００７】しかしながら，通常のブラシシール用途に
おける基本的な問題点は剛毛の摩耗である。許容レベル
内のシール摩耗を行わせながら合理的なシール能力を与
えるように，剛毛の最適配向，サイズ，数，充填密度お
よび材料ならびに回転部材との寸法的干渉量を規定する
ために，当業者により多くの努力がなされてきた。しか
しながら，これらの努力の組合せは，永続的摩擦が摩耗
を引き起こすという基本的なことを注目していなかっ
た。さらに高い応力がかかっている回転部材に与える摩
耗損傷または過熱を防止するために，典型的には剛毛が
摩擦するランドがハードセラミックまたは他の保護材料
の層で被覆され，これにより実質的にすべての摩耗はシ
ール剛毛において発生することになる。従って，その順
応性によりブラシシールは最初はラビリンスシールより
も改良されたシールを提供するが，剛毛が摩耗すると時
間と共に漏洩量は増加してくる。さらに，摩耗したと
き，ラビリンスシールの漏洩通路は概してより長く且つ
より曲がりくねっているので，ブラシシールは同様に摩
耗されたラビリンスシールよりも劣ったシール能力を提
供する。従って，通常のブラシシールの装置の使用はラ
ビリンスシールと実質的に同様な２次流れにおける余分
な設計余裕を必要とし，従って全体機関効率における恒
常的ゲインは実現可能ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って，本発明の目的
は，シール摩耗を実質的になくすことにより比較的一定
した定常漏洩流れを達成することにより改良寿命を示す
シール装置を提供することである。ガスタービン機関に
おいて使用されるとき，通常のシール装置を有する系に
おける漸進性シール摩耗により漏洩が増大するのを補償
するのに必要な２次流れ余裕に付帯の寄生的損失を減少
することにより，機関効率の著しい増大が実現可能であ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のシール装置は静
止構造物に固定装着された通常の環状ブラシシールで構
成されている。好ましい実施態様においては，半径方向
内方に向けられた順応性剛毛の末端部が隣接構造物内の
溝すなわちトレンチ内に配置されている。この形状は，
いわゆる定常状態において剛毛と隣接構造物との間に接
触がなく，小さいが有限の隙間が存在することが特徴で
ある。相対運動はたとえば振動または熱膨張差の結果で
あるので，トレンチ構造物は静止構造物に実質的に固定
してもよいが，この構造物は回転してもよい。呼称定常
状態においては，漏洩量は流体が通過しなければならな
い回路通路の狭いサイジングおよび曲がりくねりによる
固有の抵抗によって制御される。剛毛と隣接構造物との
間の隙間が増加する間欠期間の間，流れに対する抵抗，
従ってシール効率は減少する。同様に隙間が減少する期
間すなわち干渉期間においてはシール効率は増大する
が；剛毛と隣接構造物との間の接触が短い間欠的な干渉
期間に限定されるので，摩耗は著しく低減され且つシー
ル装置の有効寿命は最大にされる。同様に，従来大きな
直径におけるブラシシールの使用および高速回転での応
用を妨げてきた摩擦による熱の発生が最小となる。さら
に漏洩流れを低減させるために，余裕を与えるために，
すなわちより高圧で使用可能にするために，シングルト
レンチを直列にしてマルチトレンチにししかも異なる直
径において設けたマルチプルブラシシールを配置するこ
とができる。
【００１０】本発明の特徴と考えられる新規な態様が特
許請求の範囲に記載され且つ区分されている。本発明
は，好ましい例示実施態様により且つそれの他の目的お
よび利点と共に，添付の図面に関する以下の詳細説明か
らより明らかになろう。
【００１１】
【実施例】図１に高圧領域１２と低圧領域１４との間の
流体流れを制限するために使用される環状ブラシシール
装置１０が示されている。例示実施態様においては，シ
ール装置１０は通常のブラシシール１６と，回転軸２０
に固定装着された協働する回転シールランナ１８とで構
成されている。シール１６およびランナ１８は軸２０の
軸方向回転中心線２２の周りに同軸に配置されている。
図面をわかりやすくするために，シール装置１０は軸２
０に対して拡大して示されている。ブラシシール１６は
通常，たとえばシール外径２６とおよび静止構造物２４
における軸方向内孔２８との間の締まりばめによって静
止支持構造物２４内に保持されている。静止クランプ要
素３０はボルト（図示なし）または他の同等手段を用い
て構造物２４に固定装着可能であり，内孔２８の軸方向
長さＬはシール１６の厚さＴより小さいので，構造物２
４と要素３０との間に軸方向隙間Ｇを残し，これにより
ボルトが締め付けられたときシール１６を動かないよう
に確実に保持することができる。
【００１２】ブラシシール１６は第１の環状側板とおよ
び軸方向に間隔を設けて配置された第２の環状側板３６
との間に挟まれて圧密され且つ概して半径方向に配置さ
れた複数の剛毛３２で構成されている。剛毛３２および
第１および第２の側板３４および３６はたとえばシール
外径２６において溶接またはろう付により一体組立体を
形成するように製作されている。
【００１３】ブラシシール１６には通常，その内径にお
いて第１の半径Ｒ１を有する第１の側板３４とおよびそ
の内径において第２の半径Ｒ２を有する第２の側板３６
とが用いられ，ここでＲ１はＲ２より大きく，また第１
の側板３４は高圧領域１２に隣接して配置され，且つ第
２の側板３６は低圧領域１４に隣接して配置されてい
る。
【００１４】回転シールランナ１８はその外径が第２の
半径Ｒ２より小さい半径Ｒ３を有することが特徴であ
る。剛毛３２は集合して，それらの内径において第４の
半径Ｒ４を有する環状体を形成し，ここでＲ４はＲ３よ
り小さい。最後に，軸方向に制限された長さを有する環
状溝３８がランナ１８内に配置されている。溝３８はそ
の外径がＲ４より小さい第５の半径Ｒ５を有する。
【００１５】要約すると，Ｒ１はＲ２より大きく，Ｒ２
はＲ３より大きく，Ｒ３はＲ４より大きく，Ｒ４はＲ５
より大きい。これらの寸法関係により，剛毛要素３２の
末端部３７はシールランナ１８の環状溝３８内に必ず半
径方向に配置され，Ｒ５と一致するその半径方向内面４
０から半径方向に間隔をなして配置されている。
【００１６】内面４０は呼称厚さの通常の摩耗被覆４２
が存在することをさらに特徴としてもよい。さらに，環
状シール１６をランナ１８に組み立てるのを容易にする
ために，シールランナ１８上に送入面取部４４を設けて
もよい。
【００１７】上記の寸法関係は，シール装置１０が取り
付けられている機器の呼称定常運転に適用されるものと
理解すべきである。シールランナ１８は図示を容易にす
るために図１においては回転軸２０上に装着されている
ように示されているが，シール装置１０はラビリンスシ
ールが通常利用されているロータ上の任意の位置に設け
ることができる。その代わりとして，低速低応力の用途
に対しては，溝を軸内に直接機械加工することができ
る。
【００１８】ここで図２を参照すると，ここには剛毛要
素３２とシールランナ１８との間の相互作用に重点を置
いて，図１に示したシール装置１０の拡大部分が示され
ている。見やすくするためにその他の要素は省かれてい
る。
【００１９】図１と組み合わせてみると，剛毛要素３２
の末端部３７の環状溝３８内への半径方向侵入長さＩは
Ｒ３とＲ４との間の差であることがわかる。同様に，末
端部３７と溝３８の内面４０との間の全体半径方向隙間
ＣがＲ４とＲ５との間の差である。
【００２０】第１の環状側板３４に隣接する剛毛要素３
２は，部分的に高圧領域１２の境界を形成する第１の剛
毛面３２ａを形成する。同様に，第２の側板３６に隣接
する要素３２は，部分的に低圧領域１４の境界を形成す
る第２の剛毛面３２ｂを形成する。第１の面３２ａは第
１の環状溝側壁４０ａから第１の距離Ｃａだけ縦方向に
間隔をなしており，また第２の面３２ｂは第２の環状溝
側壁４０ｂから第２の距離Ｃｂだけ縦方向に間隔をなし
ている。
【００２１】運転中，高圧領域１２内に発生する高圧流
体は，シール装置１０内の曲がりくねり通路４６を通過
しなければならない。通路４６の曲がりくねりが大きい
ほど，高圧および低圧領域１２および１４間の流体抵抗
およびその間を通過する流体により消費されるエネルギ
ー量はいずれも大きくなり，またその結果，容積流量す
なわち漏洩流量は小さくなる。
【００２２】曲がりくねり性は通路４６の流れ方向変化
の数および転向角度により決定される。さらに，流体抵
抗はまた流れ通路のサイズの関数であり，この場合半径
方向侵入長さＩ，第１の距離Ｃａ，半径隙間Ｃおよび第
２の距離Ｃｂに関係するものである。さらに，Ｒ２の値
を有するものとして以前に定義した第２の側板３６の半
径方向内方面３６ａはさらに，漏洩流れを最後に転向さ
せることにより，追加の流体抵抗を与える役目をなして
いる。
【００２３】従って，シール装置の部品の適切なサイジ
ングが重要であり；これらの選択は定常運転中の摩擦お
よび摩耗を低減したいという希望とおよび過渡運転条件
下で適切なシールを提供するための必要性との両方を満
足しなければならない。
【００２４】小型ガスタービン機関における用途として
の例示実施態様においては，半径隙間Ｃはできるだけ小
さいことが望ましい。サイジングにおける第１の考慮点
はＲ４およびＲ５の呼称定常値，ならびに剛毛要素末端
部３７と溝の半径方向内面４０とのそれぞれの半径方向
回転振れである。約６インチのＲ５の値に対して，累計
回転振れ，従って半径隙間Ｃに対する望ましい値は１−
５ミルの範囲であろう。半径方向侵入長さＩは，半径隙
間Ｃが増大する最悪の過渡条件下においてもＩの値が正
であるような，十分大きな値を有していなければならな
い。言い換えると，Ｒ３は常にＲ４よりも大きくなけれ
ばならない。この実施例では，典型的な値は３−２０ミ
ルの範囲内であろう。この値があまり大きすぎると，組
立て中に剛毛要素３７の組成変形またはその他の障害を
発生し，この結果総合シール能力に悪影響を及ぼす。さ
らに，もしシール装置１０の両側の圧力差が大きい場
合，末端部３７が第２の側板３６によって十分支持され
なくなるので，末端部３７の好ましくない縦方向変形が
発生するであろう。
【００２５】過渡隙間が大きく変動する低圧用途に対し
ては，組立て問題はランナ１８を２つの部品で形成する
ことにより，たとえばランナ１８を，図２における点線
で示すように第２の環状側壁４０ｂの半径方向面４７に
沿って分割することにより解決することができる。同様
に，Ｒ２およびＲ３は，半径隙間Ｃが負になったりまた
は半径方向侵入長さＩが最大になったりする最悪ケース
の過渡期間においても，Ｒ２がＲ３より大きいままで，
半径方向内面３６ａとランナ１８との間での欠陥を発生
するような接触を防止することができるように，サイジ
ングされなければならない。この実施例に対しては，５
０−１００ミルの範囲の隙間値が典型的であろう。
【００２６】最後に，第１および第２の距離Ｃａおよび
Ｃｂは，第１および第２の剛毛面３２ａおよび３２ｂと
および第１および第２の側壁４０ａおよび４０ｂとのそ
れぞれの間における接触が避けられるようにサイジング
されなければならない。しかしながら，第１および第２
の距離ＣａおよびＣｂは流れをできるだけ制限するよう
に最小に保持されなければならない。ガスタービン機関
の用途においては，この値は前方および後方縦方向にお
けるロータ軸が均一でないので概して異なっている。Ｃ
ａに対する典型的な値は後方のロータたわみを補償する
ために３０ミルとなり，またＣｂに対する典型的な値は
前方のロータたわみを補償するために７０ミルとなろ
う。回転軸の大きさおよび方向および特定用途のための
過渡隙間変化を定量化するための技術は当業者には既知
である。矩形断面の溝が図示されているが，特定のブラ
シシール形状に相補の他の形状，たとえば山形側壁も考
えられる。
【００２７】ここで図３を参照すると，ブラシシール装
置はガスタービン機関の高温セクションの図示の断面図
において内部釣合いピストン（ＩＢＰ）シール４８およ
び外部釣合いピストン（ＯＢＰ）シール５０として使用
されている。この実施態様においてはシール４８および
５０は，複数の円周間隔配置ナットおよびボルト組立体
５１により，静止前方および後方内部燃焼器ケーシング
５３に固定装着されている。但し，図１に示すような締
まりばめクランプ装置を用いてもよい。それぞれの剛毛
要素末端部３７ａおよび３７ｂは，高圧タービン（ＨＰ
Ｔ）ロータ６０内のそれぞれの環状溝３８ａおよび３８
ｂ内に配置されている。同様に図面をわかりやすくする
ためにロータ６０は一体構造として図示されているが，
典型的には通常のロータ組立体は１つ以上のディスク，
ブレード，ブレードリテーナおよび圧縮機に作動結合さ
れたガス発生器軸で構成されている。
【００２８】ガス発生器軸の軸受にかかるスラスト反転
を防止するために，ロータの反動により発生させられる
ガス発生器ロータにかかる軸方向荷重を１次流れを用い
てオフセットするために，ならびに加熱部品を冷却する
ために，中心空洞を加圧するためにしばしば２次空気が
使用される。内部燃焼器ライナー５４および外部燃焼器
ライナー（図示なし）により境界が形成される高温１次
流れ燃焼ガス５２は，タービンノズル５６を通過し，且
つ有効仕事を抽出するためにＨＰＴロータ６０のブレー
ド５８に好ましい角度で向けられる。１次ガス５２より
も高圧で，比較的低温の２次空気６２は，加速器６４内
を第１圧力室６６に向かって流れる。加速器６４は，２
次空気６２がロータ６０の回転速度によりよくマッチす
るように，２次空気６２に円周流れ成分を与える。第１
室６６はＩＢＰおよびＯＢＰシール４８および５０，ロ
ータ６０および後方内部燃焼器ケーシング６８により境
界が形成されている。
【００２９】種々の隙間および相対圧力降下に基づき，
運転中２次空気６２の流れはＯＢＰシール漏洩流れ７
０，ＩＢＰシール漏洩流れ７２およびブレード冷却流れ
７４に分割される。冷却流れ７４は，ロータ６０内の開
口７６を通過して第２圧力室７８内に入り，次に半径方
向外側へ流れて，第２室７８と流体結合されている通常
のブレード冷却回路（図示なし）内に入る。第１および
第２の概して半径方向に伸長する面８０および８１はそ
れぞれ空洞６６および７８内の圧力と関連してサイジン
グされ，これによりロータ６０に適当な釣合い力を提供
する。
【００３０】ＯＢＰシール漏洩流れ７０はロータ空洞８
２をパージするのに使用され，これにより，空洞８２内
へ高温ガス５２が侵入してロータ６０の温度を増加させ
て結局ロータ６０の寿命を短くするのを防止している。
ＩＢＰシール漏洩流れ７２は，通常のように他の内部ロ
ータ空洞たとえば軸受サンプを正に加圧するのに使用さ
れる。２次空気７２の供給源はわかりやすくするために
燃焼器からくるように示されているが，特定のガスター
ビン機関の要求に応じて圧縮機内の種々の段のような他
の低圧源を用いてもよい。
【００３１】本発明によるブラシシール装置は，また静
止シール装置にも使用可能である。図４はＨＰＴロータ
６０の後部のステータ組立体８４を示し，ステータ組立
体８４は，通常のようにブレード５８の半径方向外側に
配置されてシュラウドサポート８８に固定装着されたシ
ュラウド８６で構成されている。高温燃焼ガス５２がブ
レード５８のそばを通過した後に，高温燃焼ガス５２は
下流側で遷移ダクト９０を通過して，通常の低圧タービ
ン（図示なし）に入り追加の仕事を抽出している。遷移
ダクトシール９２は，第３圧力室９４からの制御漏洩量
を可能にして，シュラウド８６のすぐ下流側の領域９６
をパージするのに用いられる。室９４からの高圧空気
は，遷移ダクトベーン９８内の内部通路（図示なし）を
通過して，ベーン９８を冷却し，且つ加圧空気を内燃機
関空洞に供給する。ダクトシール９２として使用される
ブラシシール装置の剛毛要素末端部３７ｃは，遷移ダク
ト９０の軸方向伸長レグ１００内の環状溝３８ｃ内に配
置されている。シール９２は通常のようにシュラウドサ
ポート８８内にたとえば弱い締まりばめにより保持され
ている。もし確実にするならば，追加の装着手段を用い
てもよい。
【００３２】シュラウドサポート８８と遷移ダクト９０
との間の相対運動の方向，大きさおよび周波数；組立て
または分解の困難さ；および製作コスト；などの種々の
要因に応じて，図５に示す他の形状を用いてもよい。こ
こでは円周遷移ダクトシール１０２の剛毛要素３２ｄは
概して軸方向に配向されている。シール１０２は遷移ダ
クト９０ａに固定装着され，その剛毛要素末端部３７ｄ
はシュラウドサポート８８ａ内の下流側に開いている環
状溝３８ｄ内に配置されている。シール１０２の機能お
よび作動は図４におけるシール９２のそれに類似してい
る。
【００３３】最後に，図６，図７および図８は特に高圧
用途すなわち漏洩流量が前記形状におけるよりもより減
少されなければならない場合に使用される本発明の代替
態様を示す。図６に示されているブラシシール装置は高
圧領域１１２と低圧領域１１４との間の流れを制限する
ための２つの同一ブラシシール１１６ａおよび１１６ｂ
で構成されている。シール１１６ａおよび１１６ｂは直
列シール関係をなして形成され，それらのそれぞれの剛
毛要素末端部１３７ａおよび１３７ｂは共通の環状溝１
３８内に配置されている。
【００３４】図７においては，図示の装置は図６に示す
形状に類似しているが；それぞれのブラシシール２１６
ａおよび２１６ｂの末端部２３７ａおよび２３７ｂがそ
れぞれ環状面２１８内の別々の環状溝２３８ａおよび２
３８ｂ内に配置されている。突起部２２０のためにより
曲がりくねった漏洩通路を有するこの形状は，図６に示
すものよりも高圧領域２１２と低圧領域２１４との間の
所定の圧力降下に対する漏洩流量を減少するのにより有
効である。
【００３５】最後に図８においては，高圧領域３１２と
低圧領域３１４との間に２つのブラシシール３１６ａお
よび３１６ｂが直列シール関係をなして配置されている
ところの段付ブラシシール装置が示されている。末端部
３３７ａおよび３３７ｂが半径方向寸法の異なるそれぞ
れの環状溝３３８ａおよび３３８ｂ内に配置されてい
る。この態様は異なるサイズのシールを必要とするが，
漏洩通路に対し追加の曲がりくねり度合を加えて流動抵
抗を増加させ，これによりさらに容積漏洩流量を減少さ
せる。同様に図２において点線４７で示すように，その
中に環状溝が配置されている部品は一体構造であっても
または組立ておよび分解を容易にするために複数の要素
で構成されるものであってもよい。
【００３６】代表的な分割面は，図６，図７および図８
のそれぞれにおいて点線１４７，２４７および３４７で
示されているが，その用途の特殊形状に応じて種々の他
の平面位置のいずれを選択してもよい。代替態様または
追加態様として，ブラシシールは取り付けたときに相集
まって完全な環状シールを形成する一連の協働する弓形
セグメントで構成してもよい。さらに図６，図７および
図８に示す実施態様は動的ならびに静的シール用途に適
用可能であり且つ半径方向または軸方向を向くブラシシ
ールと共に用いることができる。
【００３７】本発明はガスタービン機関においてのみで
なく，異なる圧力領域間の流れを制限するのに通常のシ
ール装置が使用されるところのきわめて広範囲の機械式
装置および他の装置においても広い用途を有し且つ特に
シール装置の摩耗により発生される漏洩流れの汚染が装
置の運転に悪影響を及ぼすところの用途に適しているこ
とを主眼としている。
【００３８】ここでは本発明の好ましい実施態様と考え
られるものについて説明してきたが，ここにおける教示
から当業者には本発明の他の修正態様が明らかであり，
従って本発明の真の精神および範囲内に入るこのような
すべての修正態様は添付の特許請求の範囲内に入るもの
とみなすことが望ましい。
【００３９】従って，米国の特許証により保証されるこ
とが望ましい内容は，特許請求の範囲に規定され且つ区
別された発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様によるシール装置の略縦断
面図である。
【図２】図１に示すシール装置の一部分の拡大略縦断面
図である。
【図３】本発明を含むガスタービン機関の釣合いピスト
ン組立体の略部分縦断面図である。
【図４】本発明を含むガスタービン機関ステータ組立体
の略部分断面図である。
【図５】本発明を含む図４に示すガスタービン機関のス
テータ組立体の代替略部分縦断面図である。
【図６】本発明の代替態様による直列ブラシシール装置
の略縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施態様による直列ブラシシール
装置の略縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施態様による段付直列ブラシシ
ール装置の略縦断面図である。
【符号の説明】
１０ ブラシシール装置 １２；１１２；２１２；３１２ 高圧領域 １４；１１４；２１４；３１４ 低圧領域 １６；１１６ａ，１１６ｂ；２１６ａ，２１６ｂ；３１
６ａ，３１６ｂ ブラシシール １８ 回転構造物 ２２ 中心点 ２４；８８，８８ａ；９０，９０ａ；１００ 静止構造
物 ３２ 剛毛要素 ３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ；１３７ａ，１
３７ｂ；２３７ａ，２３７ｂ；３３７ａ，３３７ｂ 自
由な剛毛端部 ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ；１３８；２３
８ａ，２３８ｂ；３３８ａ，３３８ｂ 溝手段 ４８ 内部釣合いピストンシール ５０ 外部釣合いピストンシール ６０ ロータ ９２，１０２ 環状リング

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧領域と低圧領域との間に配置され且
    つ第１の部材に固定装着されたブラシシール手段と；お
    よび溝手段を有する第２の部材であって，前記ブラシシ
    ール手段の順応性部分を前記溝手段の内面に近接し且つ
    該内面から間隔をなして受け入れて前記高圧領域と前記
    低圧領域との間の流体流れを制限する第２の部材と；か
    らなるブラシシール装置。
  2. 【請求項２】 前記ブラシシール手段が中心点を有する
    少なくとも１つの環状ブラシシールからなり；前記シー
    ル順応性部分が前記ブラシシールの環状リングに恒久的
    に装着された第２の端部を有する複数の剛毛要素の自由
    な第１の端部からなり；および前記溝手段が前記シール
    順応性部分の外部輪郭に実質的に相補の内部輪郭を有す
    る少なくとも１つの環状溝からなる；ところの請求項１
    のブラシシール装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の部材が静止構造物からなり；
    前記第２の部材が，前記静止構造物に対し相対回転をな
    し，該静止構造物から半径方向に間隔をなして配置され
    且つ該静止構造物によって包囲される回転構造物からな
    り，前記回転構造物が前記ブラシシールの前記中心点を
    通過する回転軸を有し；および前記自由な剛毛端部が前
    記環状リングから半径方向内方に配置されている；とこ
    ろの請求項２のブラシシール装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の部材が第１の静止構造物から
    なり；前記第２の部材が前記第１の静止構造物から半径
    方向に間隔をなして配置された第２の静止構造物からな
    り；および前記自由な剛毛端部が前記環状リングから半
    径方向内方に配置されている；ところの請求項２のブラ
    シシール装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の部材が第１の静止構造物から
    なり；前記第２の部材が前記第１の静止構造物から軸方
    向に間隔をなして配置された第２の静止構造物からな
    り；および前記自由な剛毛端部が前記環状リングから軸
    方向に配置されている；ところの請求項２のブラシシー
    ル装置。
  6. 【請求項６】 前記ブラシシール手段が前記溝手段の周
    りに概して同軸に設けられた複数の近接配置ブラシシー
    ルからなりまた各ブラシシールがそれぞれ単一溝の内面
    に近接し且つ該内面から間隔をなして配置された自由な
    剛毛端部を有するところの請求項２のブラシシール装
    置。
  7. 【請求項７】 前記ブラシシール手段が前記溝手段の周
    りに概して同軸に設けられた複数の近接配置ブラシシー
    ルからなりまた各ブラシシールがそれぞれ複数の個別溝
    の各々の内面に近接し且つ該内面から間隔をなして配置
    された自由な剛毛端部を有するところの請求項２のブラ
    シシール装置。
  8. 【請求項８】 前記個別溝が異なる直径寸法を有すると
    ころの請求項７のブラシシール装置。
  9. 【請求項９】 ロータと；静止構造物と；外部釣合いピ
    ストンシールと；および内部釣合いピストンシールと；
    からなるガスタービン機関における釣合いピストン装置
    において：前記内部および外部シールが前記ロータおよ
    び前記静止構造物と協働して釣合いピストン部材を形成
    し；前記内部および外部シールが前記静止構造物に固定
    された環状ブラシシールからなり且つ概して半径方向内
    方に配置された剛毛要素を有し，ここで前記内部および
    外部シールの前記剛毛要素の末端部分が前記ロータ内の
    第１および第２の環状溝内に配置され，これにより前記
    機関の定常運転中前記要素が前記ロータ内の前記溝の各
    々の内面に近接し且つ該内面から間隔をなして配置され
    ているところのガスタービン機関における釣合いピスト
    ン装置。
  10. 【請求項１０】 前記ブラシシールおよび前記第１およ
    び第２の溝が所定サイズに形成され，これにより前記機
    関のあらゆる運転条件下において前記剛毛要素の前記末
    端部分が前記第１および第２の溝内に半径方向に少なく
    とも最小長さだけ侵入された位置にあるところの請求項
    ９の釣合いピストン装置。
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