JPH09119526A - ブラシシールを製造する方法 - Google Patents
ブラシシールを製造する方法Info
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- JPH09119526A JPH09119526A JP8275249A JP27524996A JPH09119526A JP H09119526 A JPH09119526 A JP H09119526A JP 8275249 A JP8275249 A JP 8275249A JP 27524996 A JP27524996 A JP 27524996A JP H09119526 A JPH09119526 A JP H09119526A
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- fiber
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
- F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
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- A46B—BRUSHES
- A46B3/00—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier
- A46B3/06—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier by welding together bristles made of metal wires or plastic materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温に耐え、軽量のブラシシールを簡単にか
つ安価に製造できる方法を提供すること。 【解決手段】 このブラシシール１０を製造する方法
は、（ａ）ファイバを用意する段階と、（ｂ）パッキン
グ材料１８を用意する段階と、（ｃ）一対のバッキング
板１４，１６を用意する段階と、（ｄ）ファイバを特定
の位置に配置する段階と、（ｅ）パッキング材料１８を
この配置したファイバの選定区域に添加する段階と、
（ｆ）ファイバを、各々が複数の剛毛１２と添加したパ
ッキング材料１８を有するひとつの選定区域とを包含す
る複数の剛毛片に切断する段階と、（ｇ）これらの剛毛
片を積み重ねて、各剛毛片の添加したパッキング材料１
８の選定区域を一対のバッキング板１４，１６間に整列
させる段階と、（ｈ）バッキング板と、剛毛片と、パッ
キング材料とを一緒に結合する段階とを包含する。
つ安価に製造できる方法を提供すること。 【解決手段】 このブラシシール１０を製造する方法
は、（ａ）ファイバを用意する段階と、（ｂ）パッキン
グ材料１８を用意する段階と、（ｃ）一対のバッキング
板１４，１６を用意する段階と、（ｄ）ファイバを特定
の位置に配置する段階と、（ｅ）パッキング材料１８を
この配置したファイバの選定区域に添加する段階と、
（ｆ）ファイバを、各々が複数の剛毛１２と添加したパ
ッキング材料１８を有するひとつの選定区域とを包含す
る複数の剛毛片に切断する段階と、（ｇ）これらの剛毛
片を積み重ねて、各剛毛片の添加したパッキング材料１
８の選定区域を一対のバッキング板１４，１６間に整列
させる段階と、（ｈ）バッキング板と、剛毛片と、パッ
キング材料とを一緒に結合する段階とを包含する。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、一般には気体又は液体シ
ールに関し、更に詳細には、ブラシシールに関する。
ールに関し、更に詳細には、ブラシシールに関する。
【０００２】
【発明の背景】一対のバッキング板間に挟持された複数
の剛毛から成るブラシシールは、固定要素と回転要素と
の間をシールする既知の装置である。このようなブラシ
シールにおいて、バッキング板は固定又は回転要素の一
方に取付けられていると共に、剛毛は固定又は回転要素
の他方に向って外方に延びている。剛毛は、典型的に平
行な列に配置され、各剛毛の一方端がバッキング板間に
捕えられていると共に他方端が外方に延びている。しか
しながら、他の事例においては、バッキング板が剛毛の
中央部に設けられ、剛毛の両端が対向する両方向へ外方
に延びている。そして、２つの要素間に延びている剛毛
は、これら２つの要素間の流体（気体又は液体）流れを
防止する。
の剛毛から成るブラシシールは、固定要素と回転要素と
の間をシールする既知の装置である。このようなブラシ
シールにおいて、バッキング板は固定又は回転要素の一
方に取付けられていると共に、剛毛は固定又は回転要素
の他方に向って外方に延びている。剛毛は、典型的に平
行な列に配置され、各剛毛の一方端がバッキング板間に
捕えられていると共に他方端が外方に延びている。しか
しながら、他の事例においては、バッキング板が剛毛の
中央部に設けられ、剛毛の両端が対向する両方向へ外方
に延びている。そして、２つの要素間に延びている剛毛
は、これら２つの要素間の流体（気体又は液体）流れを
防止する。
【０００３】以上述べたブラシシールにおいて、２つの
要素間に詰める剛毛の配置及びそれらの方位は、シール
のシール特性を決定する。例えば、こわさが異なる複数
の剛毛を同一のシールに用い、シールを通しての漏洩率
を減少することができる。また、例えば、大径の剛毛を
小径の剛毛の中に分散して配置することができる。この
場合には、大径の剛毛が全体の剛毛こわさを増大せし
め、また大径の剛毛と入り交じっている小径の剛毛が大
径の剛毛間の区域を埋めて、漏洩を最小又は防止する。
剛毛は、また、２つの表面間の異なる膨張に適合するよ
うに一方の表面から曲がることができる。しかし、この
剛毛の曲がりは、時々、一方の表面が他方の表面に近づ
くと、剛毛が塑性的に変形するというよりはむしろ弾性
的に屈折することを生じさせる。
要素間に詰める剛毛の配置及びそれらの方位は、シール
のシール特性を決定する。例えば、こわさが異なる複数
の剛毛を同一のシールに用い、シールを通しての漏洩率
を減少することができる。また、例えば、大径の剛毛を
小径の剛毛の中に分散して配置することができる。この
場合には、大径の剛毛が全体の剛毛こわさを増大せし
め、また大径の剛毛と入り交じっている小径の剛毛が大
径の剛毛間の区域を埋めて、漏洩を最小又は防止する。
剛毛は、また、２つの表面間の異なる膨張に適合するよ
うに一方の表面から曲がることができる。しかし、この
剛毛の曲がりは、時々、一方の表面が他方の表面に近づ
くと、剛毛が塑性的に変形するというよりはむしろ弾性
的に屈折することを生じさせる。
【０００４】更に、ガスタービンエンジンに用いられる
ブラシシールは、たいていの場合、金属剛毛とバッキン
グ板とから製造される。金属剛毛は魅力のあるものであ
る。なぜなら、金属剛毛はそれほど高くない温度環境で
はコスト的に有利な方法で比較的有効なシールを提供す
るように用いることができるからである。しかしなが
ら、物理的制限から金属剛毛を有するブラシシールを選
択する魅力を少なくする場合がある。すなわち、その第
１の場合は重量に関してであり、金属シールを用いるこ
とが不利益となることである。第２の場合は摩耗に関し
てであり、金属剛毛は過剰に摩耗されやすいことであ
る。第３の場合は温度環境に関してであり、温度環境が
金属剛毛の許容温度以上になることがあることである。
これらの場合においては、セラミック又はセラミック様
の剛毛を有するブラシシールを用いることが利益あるこ
とである。
ブラシシールは、たいていの場合、金属剛毛とバッキン
グ板とから製造される。金属剛毛は魅力のあるものであ
る。なぜなら、金属剛毛はそれほど高くない温度環境で
はコスト的に有利な方法で比較的有効なシールを提供す
るように用いることができるからである。しかしなが
ら、物理的制限から金属剛毛を有するブラシシールを選
択する魅力を少なくする場合がある。すなわち、その第
１の場合は重量に関してであり、金属シールを用いるこ
とが不利益となることである。第２の場合は摩耗に関し
てであり、金属剛毛は過剰に摩耗されやすいことであ
る。第３の場合は温度環境に関してであり、温度環境が
金属剛毛の許容温度以上になることがあることである。
これらの場合においては、セラミック又はセラミック様
の剛毛を有するブラシシールを用いることが利益あるこ
とである。
【０００５】しかしながら、多くの金属ブラシシールを
製造するのに用いられる方法は、一般に、セラミックブ
ラシシールを製造するのに用いることはできない。すな
わち、金属ブラシシールの剛毛とバッキング板とは一般
に溶接ビードをバッキング板間に流し込むことによって
結合される。これに対し、セラミックタイプの剛毛は溶
接手段によっては結合することができない。以上のこと
から、セラミック又はセラミック様の剛毛を有するブラ
シシールを実用的にかつコスト的に有利に製造すること
ができる方法が要望されている。
製造するのに用いられる方法は、一般に、セラミックブ
ラシシールを製造するのに用いることはできない。すな
わち、金属ブラシシールの剛毛とバッキング板とは一般
に溶接ビードをバッキング板間に流し込むことによって
結合される。これに対し、セラミックタイプの剛毛は溶
接手段によっては結合することができない。以上のこと
から、セラミック又はセラミック様の剛毛を有するブラ
シシールを実用的にかつコスト的に有利に製造すること
ができる方法が要望されている。
【０００６】
【発明の開示】本発明は、このような要望に応じてなさ
れたものである。したがって、本発明の目的は、高温環
境において使用することができるブラシシールを製造す
る方法を提供することにある。
れたものである。したがって、本発明の目的は、高温環
境において使用することができるブラシシールを製造す
る方法を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、セラミック又はセラ
ミック様のファイバから成る剛毛を有するブラシシール
を製造する方法を提供することにある。
ミック様のファイバから成る剛毛を有するブラシシール
を製造する方法を提供することにある。
【０００８】以上述べた目的を達成するために、本発明
によれば、次に述べるようなブラシシールを製造する方
法が提供される。すなわち、本発明によるブラシシール
を製造する方法は、（ａ）ファイバを用意する段階と、
（ｂ）パッキング材料を用意する段階と、（ｃ）一対の
バッキング板を用意する段階と、（ｄ）ファイバを特定
の位置に配置する段階と、（ｅ）パッキング材料をこの
配置したファイバの選定区域に添加する段階と、（ｆ）
ファイバを、各々が複数の剛毛と添加したパッキング材
料を有するひとつの選定区域とを包含する複数の剛毛片
に切断する段階と、（ｇ）これらの剛毛片を積み重ね
て、各剛毛片の添加したパッキング材料の選定区域を一
対のバッキング板間に整列させる段階と、（ｈ）バッキ
ング板と、剛毛片と、パッキング材料とを一緒に結合す
る段階とを包含する。
によれば、次に述べるようなブラシシールを製造する方
法が提供される。すなわち、本発明によるブラシシール
を製造する方法は、（ａ）ファイバを用意する段階と、
（ｂ）パッキング材料を用意する段階と、（ｃ）一対の
バッキング板を用意する段階と、（ｄ）ファイバを特定
の位置に配置する段階と、（ｅ）パッキング材料をこの
配置したファイバの選定区域に添加する段階と、（ｆ）
ファイバを、各々が複数の剛毛と添加したパッキング材
料を有するひとつの選定区域とを包含する複数の剛毛片
に切断する段階と、（ｇ）これらの剛毛片を積み重ね
て、各剛毛片の添加したパッキング材料の選定区域を一
対のバッキング板間に整列させる段階と、（ｈ）バッキ
ング板と、剛毛片と、パッキング材料とを一緒に結合す
る段階とを包含する。
【０００９】以上述べた本発明のひとつの利益は、高温
に耐えることができるブラシシールを製造する方法を提
供できることである。したがって、例えばガスタービン
エンジンを通過する中心ガス流れの温度を上昇させて、
エンジンの性能及び効率を向上させることができる。ま
た、上昇する温度に適合することができるシールを提供
できることも、他の利益である。
に耐えることができるブラシシールを製造する方法を提
供できることである。したがって、例えばガスタービン
エンジンを通過する中心ガス流れの温度を上昇させて、
エンジンの性能及び効率を向上させることができる。ま
た、上昇する温度に適合することができるシールを提供
できることも、他の利益である。
【００１０】本発明の更に他の利益は、セラミック又は
セラミック様の剛毛を有するブラシシールを製造する方
法を提供できることである。前述したように、セラミッ
クタイプの剛毛を有するブラシシールは金属ブラシシー
ルに要求される製造方法とは異なる製造方法を要求する
ものである。したがって、本発明によれば、セラミック
タイプの剛毛を有するブラシシールを簡単にかつコスト
的に有利な方法で組立てることができる方法を提供でき
ることも、他の利益である。
セラミック様の剛毛を有するブラシシールを製造する方
法を提供できることである。前述したように、セラミッ
クタイプの剛毛を有するブラシシールは金属ブラシシー
ルに要求される製造方法とは異なる製造方法を要求する
ものである。したがって、本発明によれば、セラミック
タイプの剛毛を有するブラシシールを簡単にかつコスト
的に有利な方法で組立てることができる方法を提供でき
ることも、他の利益である。
【００１１】本発明の更に他の利益は、軽量の剛毛シー
ルを製造する方法を提供できることである。すなわち、
セラミック又はセラミック様のファイバと、ポリマーの
パッキング材料と、強化ポリマーのバッキング板とを用
いることにより、同一寸法の多くの金属ブラシシールよ
りもシールの重量を減少することができる。
ルを製造する方法を提供できることである。すなわち、
セラミック又はセラミック様のファイバと、ポリマーの
パッキング材料と、強化ポリマーのバッキング板とを用
いることにより、同一寸法の多くの金属ブラシシールよ
りもシールの重量を減少することができる。
【００１２】本発明の更に他の利益は、増大した耐摩耗
性を有する剛毛シールを製造する方法を提供できること
である。すなわち、本発明によるセラミック又はセラミ
ック様のファイバは多くの金属ブラシシールよりも耐摩
耗性が大きいものである。
性を有する剛毛シールを製造する方法を提供できること
である。すなわち、本発明によるセラミック又はセラミ
ック様のファイバは多くの金属ブラシシールよりも耐摩
耗性が大きいものである。
【００１３】本発明の以上述べた目的、特徴及び利益は
添付図面を参照して詳述する下記の最良の実施の形態に
ついての説明から一層明らかになるであろう。
添付図面を参照して詳述する下記の最良の実施の形態に
ついての説明から一層明らかになるであろう。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】図１を参照する
に、この図１にはセラミック又はセラミック様のファイ
バを有するブラシシール１０を製造する、本発明の好適
な実施例による方法が示されている。ブラシシール１０
は、セラミックファイバから形成した複数の剛毛１２
と、上流側のバッキング板１４と、下流側のバッキング
板１６と、パッキング材料１８とを包含する。完成した
形において、剛毛１２の一端とパッキング材料１８と
は、実質的に互いに平行である上流側バッキング板１４
と下流側バッキング板１６との間に位置される。そし
て、パッキング材料１８と、剛毛１２と、バッキング板
１４，１６とは互いに結合されて、ブラシシール１０を
形成する。このブラシシール１０は、それから、第１の
要素２０に取付けられて、第２の要素２２に向って外向
きに延び、第１の要素２０と第２の要素２２との間の隙
間２４をシールする。
に、この図１にはセラミック又はセラミック様のファイ
バを有するブラシシール１０を製造する、本発明の好適
な実施例による方法が示されている。ブラシシール１０
は、セラミックファイバから形成した複数の剛毛１２
と、上流側のバッキング板１４と、下流側のバッキング
板１６と、パッキング材料１８とを包含する。完成した
形において、剛毛１２の一端とパッキング材料１８と
は、実質的に互いに平行である上流側バッキング板１４
と下流側バッキング板１６との間に位置される。そし
て、パッキング材料１８と、剛毛１２と、バッキング板
１４，１６とは互いに結合されて、ブラシシール１０を
形成する。このブラシシール１０は、それから、第１の
要素２０に取付けられて、第２の要素２２に向って外向
きに延び、第１の要素２０と第２の要素２２との間の隙
間２４をシールする。
【００１５】以上述べたブラシシールを製造するには、
まず、剛毛が、セラミック又はセラミック様のひとつの
ファイバを円筒形のドラムのまわりに巻付けることによ
って形成される。選択的に、複数のファイバをアーチ状
に曲げてドラム上に巻付け、全体でドラムのまわりに巻
付けたひとつのファイバと似るようにすることができ
る。これらの両ケースにおいて、ファイバの相対的分配
は作ろうとする特定のシール特性に基づいて選択され、
これにより、詰められるファイバをより密着させ、また
シールを通して漏れる流体をより少なくし、更にシール
のこわさをより大きくするようにする。
まず、剛毛が、セラミック又はセラミック様のひとつの
ファイバを円筒形のドラムのまわりに巻付けることによ
って形成される。選択的に、複数のファイバをアーチ状
に曲げてドラム上に巻付け、全体でドラムのまわりに巻
付けたひとつのファイバと似るようにすることができ
る。これらの両ケースにおいて、ファイバの相対的分配
は作ろうとする特定のシール特性に基づいて選択され、
これにより、詰められるファイバをより密着させ、また
シールを通して漏れる流体をより少なくし、更にシール
のこわさをより大きくするようにする。
【００１６】ファイバがドラム上に巻付けられた後に、
これらのファイバに添加しようとするパッキング材料の
“区域”が、パッキング材料を添加する前に限定され
る。明確にする目的のために、ドラム上に巻付けられ
た、換言すれば配置されたファイバにパッキング材料を
添加する区域を“添加区域”と言う。また、パッキング
材料を添加してはいけない区域、すなわち配置されたフ
ァイバの残りの区域を“自由区域”と言う。そして、容
易に封じ込められかつ結合の段階中移動しないパッキン
グ材料を使用する場合には、添加区域の境界を示すだけ
で十分である。しかし、容易に封じ込められるが結合の
段階中移動するパッキング材料を使用する他の場合に
は、自由区域と添加区域との間の境界部にマスキング剤
を添えることによって、添加区域が限定される。また、
パッキング材料の添加（例えば、噴霧添加）中又はその
後の結合段階中に容易に封じ込めることができないパッ
キング材料を使用する更に他の場合においては、自由区
域がマスキングされて、パッキング材料と自由区域内の
剛毛とが結合段階中に結合するのが防止される。すなわ
ち、例えば、もしパッキング材料が噴霧によって添加さ
れる場合には、自由区域をマスキングすることによっ
て、過剰の噴霧により逆効果を生じさせることなしに添
加区域にパッキング材料を噴霧することができる。この
ような方法をいかにうまく行うかは、パッキング材料そ
れ自体及びどんな手段でパッキング材料が目的とする区
域、すなわち添加区域に添加されるかに依存する。
これらのファイバに添加しようとするパッキング材料の
“区域”が、パッキング材料を添加する前に限定され
る。明確にする目的のために、ドラム上に巻付けられ
た、換言すれば配置されたファイバにパッキング材料を
添加する区域を“添加区域”と言う。また、パッキング
材料を添加してはいけない区域、すなわち配置されたフ
ァイバの残りの区域を“自由区域”と言う。そして、容
易に封じ込められかつ結合の段階中移動しないパッキン
グ材料を使用する場合には、添加区域の境界を示すだけ
で十分である。しかし、容易に封じ込められるが結合の
段階中移動するパッキング材料を使用する他の場合に
は、自由区域と添加区域との間の境界部にマスキング剤
を添えることによって、添加区域が限定される。また、
パッキング材料の添加（例えば、噴霧添加）中又はその
後の結合段階中に容易に封じ込めることができないパッ
キング材料を使用する更に他の場合においては、自由区
域がマスキングされて、パッキング材料と自由区域内の
剛毛とが結合段階中に結合するのが防止される。すなわ
ち、例えば、もしパッキング材料が噴霧によって添加さ
れる場合には、自由区域をマスキングすることによっ
て、過剰の噴霧により逆効果を生じさせることなしに添
加区域にパッキング材料を噴霧することができる。この
ような方法をいかにうまく行うかは、パッキング材料そ
れ自体及びどんな手段でパッキング材料が目的とする区
域、すなわち添加区域に添加されるかに依存する。
【００１７】添加区域が限定され、また必要に応じてマ
スキングがなされると、パッキング材料が添加され、乾
燥するようになる。これにより、後で詳細に説明するよ
うに、パッキング材料が複数の巻付けファイバを一緒に
束縛し、これらをドラムから取り外すことができるよう
になる。パッキング材料が乾燥した後、ファイバは複数
の剛毛片に切断される。各剛毛片は、添加したパッキン
グ材料とこのパッキング材料から外方に延びる切断ファ
イバ（すなわち、“剛毛”）とを有するセグメントから
成る。複数の剛毛片はその後互いに積み重ねられ、その
結果剛毛の部分が特定のパターンに整列すると共にパッ
キング材料の部分が互いに整列する。選択される特定の
パターンは、製造されるブラシシールのシール特性に依
存する。
スキングがなされると、パッキング材料が添加され、乾
燥するようになる。これにより、後で詳細に説明するよ
うに、パッキング材料が複数の巻付けファイバを一緒に
束縛し、これらをドラムから取り外すことができるよう
になる。パッキング材料が乾燥した後、ファイバは複数
の剛毛片に切断される。各剛毛片は、添加したパッキン
グ材料とこのパッキング材料から外方に延びる切断ファ
イバ（すなわち、“剛毛”）とを有するセグメントから
成る。複数の剛毛片はその後互いに積み重ねられ、その
結果剛毛の部分が特定のパターンに整列すると共にパッ
キング材料の部分が互いに整列する。選択される特定の
パターンは、製造されるブラシシールのシール特性に依
存する。
【００１８】製造方法の次の段階は、上流側及び下流側
の両バッキング板を剛毛片に組合せ、その組合体を単一
のピースとなるように結合する結合段階である。特定の
シールのための結合方法は、次に述べるように、剛毛、
パッキング材料及びバッキング板の構成物質に依存す
る。
の両バッキング板を剛毛片に組合せ、その組合体を単一
のピースとなるように結合する結合段階である。特定の
シールのための結合方法は、次に述べるように、剛毛、
パッキング材料及びバッキング板の構成物質に依存す
る。
【００１９】すなわち、セラミックタイプの剛毛を有す
るブラシシールを製造する前述した方法は、剛毛、パッ
キング材料及びバッキング板の構成物質に依存して細部
で変形できるものである。次に述べる例は前述した方法
に従う厳密な方法のすべてではないが、幾つかの例を示
す。
るブラシシールを製造する前述した方法は、剛毛、パッ
キング材料及びバッキング板の構成物質に依存して細部
で変形できるものである。次に述べる例は前述した方法
に従う厳密な方法のすべてではないが、幾つかの例を示
す。
【００２０】第１の例によれば、限定されるものではな
いが、ガラス、ホウ素、炭素、炭化ケイ素又は酸化アル
ミニウムから成るファイバが、ポリマーマトリックス
（又はポリマーマトリックス複合体）のパッキング材料
と、複数のファイバを一緒に束縛するために用いられて
いるポリマーマトリックスと同じであるが、こわさを与
えるために炭素繊維で補強されているポリマーマトリッ
クスから成るバッキング板とともに用いられる。ポリマ
ーマトリックスは、低い最高使用温度（１７０〜２６０
℃(３５０〜５００°F)）及び非常に低い密度（＜０．
０５ｌｂｓ／ｉｎ3）を有する熱硬化性物質（高温エポ
キシ）又は高温熱可塑性物質（ポリアミド）である。こ
のような熱硬化性物質の適当な例として、例えば、Ｍｉ
ｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａ
ｃｔｕｒｉｎｇにより販売されているＳＣＯＴＣＨＰＬ
Ｙ ＰＲ５００（登録商標）がある。また、熱可塑性物
質の適当な例としては、例えば、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎ
ｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆Ｃｏ．により販売されて
いるＡＶＩＭＩＤ Ｎ（登録商標）がある。
いが、ガラス、ホウ素、炭素、炭化ケイ素又は酸化アル
ミニウムから成るファイバが、ポリマーマトリックス
（又はポリマーマトリックス複合体）のパッキング材料
と、複数のファイバを一緒に束縛するために用いられて
いるポリマーマトリックスと同じであるが、こわさを与
えるために炭素繊維で補強されているポリマーマトリッ
クスから成るバッキング板とともに用いられる。ポリマ
ーマトリックスは、低い最高使用温度（１７０〜２６０
℃(３５０〜５００°F)）及び非常に低い密度（＜０．
０５ｌｂｓ／ｉｎ3）を有する熱硬化性物質（高温エポ
キシ）又は高温熱可塑性物質（ポリアミド）である。こ
のような熱硬化性物質の適当な例として、例えば、Ｍｉ
ｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａ
ｃｔｕｒｉｎｇにより販売されているＳＣＯＴＣＨＰＬ
Ｙ ＰＲ５００（登録商標）がある。また、熱可塑性物
質の適当な例としては、例えば、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎ
ｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆Ｃｏ．により販売されて
いるＡＶＩＭＩＤ Ｎ（登録商標）がある。
【００２１】そして、パッキング材料が乾燥した後、巻
付けファイバは適当な寸法の複数の剛毛片に切断され、
ドラムから取り外しされる。それから、これらの剛毛片
はバッキング板間に積み重ねられる。剛毛片とバッキン
グ板とがお互いに結合する硬化又は高密度化段階は、選
択されるポリマーマトリックス又はマトリックス複合体
に依存して変わる。例えば、ファイバが炭化ケイ素モノ
フィラメントから作られ、またパッキング材料がＡＶＩ
ＭＩＤ（登録商標）の熱可塑性物質から成り、更にバッ
キング板が炭素繊維で補強されているＡＶＩＭＩＤ（登
録商標）の熱可塑性物質から成っている場合には、これ
らの要素は約３０００ｐｓｉの圧力で２時間にわたり約
１３５℃（約２７５°F）にまでシールを加熱し、その
後同じ圧力で１時間にわたり約４００℃（約７５０°
F）にまでシールを加熱することにより、ソリッドな部
品に形成される。
付けファイバは適当な寸法の複数の剛毛片に切断され、
ドラムから取り外しされる。それから、これらの剛毛片
はバッキング板間に積み重ねられる。剛毛片とバッキン
グ板とがお互いに結合する硬化又は高密度化段階は、選
択されるポリマーマトリックス又はマトリックス複合体
に依存して変わる。例えば、ファイバが炭化ケイ素モノ
フィラメントから作られ、またパッキング材料がＡＶＩ
ＭＩＤ（登録商標）の熱可塑性物質から成り、更にバッ
キング板が炭素繊維で補強されているＡＶＩＭＩＤ（登
録商標）の熱可塑性物質から成っている場合には、これ
らの要素は約３０００ｐｓｉの圧力で２時間にわたり約
１３５℃（約２７５°F）にまでシールを加熱し、その
後同じ圧力で１時間にわたり約４００℃（約７５０°
F）にまでシールを加熱することにより、ソリッドな部
品に形成される。
【００２２】次に、第２の例によれば、限定されるもの
ではないが、ホウ素、炭化ケイ素又は酸化アルミニウム
から成るファイバが、スラリーの形のパッキング材料
と、金属のバッキング板とともに用いられる。スラリー
は、一時的な（ｆｕｇｉｔｉｖｅ）有機結合剤と、溶剤
又は水と、金属の細粉（３２５メッシュ）とから成る。
このような一時的な有機結合剤の適当な例として、例え
ば、ｔｈｅ Ｒｏｈｍａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎ
ｙにより販売されているＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）が
ある。また、バッキング板のために選択される金属の種
類は、処理及び製造温度でファイバの種類と適合するも
のでなければならない。例えば、ホウ素（又はＳｉＣ被
覆ホウ素）及び炭化ケイ素のファイバは、アルミニウム
及びチタン合金とともに使用でき、また酸化アルミニウ
ムのファイバはアルミニウム及び多くの超合金とともに
使用することができる。しかし、処理及び製造温度で有
害に反応する金属とファイバとの組合せ（例えば、炭化
ケイ素のファイバとニッケル基材合金）は、避けなけれ
ばならない。そして、剛毛片を形成するために、スラリ
ーを添加しようとする巻付けファイバの区域が限定され
て、マスキングされる。この例においては、窒化ホウ素
を含有するはく離剤がマスキングする目的のために用い
ることができる。スラリーが乾燥した後、巻付けファイ
バは複数の剛毛片に切断され、それからこれらの剛毛片
が所望する幾何学的形状及び厚さに積み重ねられる。そ
の後、２枚の金属のバッキング板がこの積み重ねた剛毛
片の両側に当てがわれる。そして、この組立体がまず加
熱されて一時的な有機結合剤が除去され、次に真空ホッ
トプレスされて上記組立体が固められる。ＳＡＰＨＩＫ
ＯＮ（登録商標）から作られたファイバの剛毛片と、Ｈ
ＡＹＮＥＳ ２３０（登録商標）から作られたバッキン
グ板と、ＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）を含有するスラリ
ーとを有するシールを固めるための典型的な条件は、１
時間にわたって１１４０℃（２１００°F）でかつ約７
０００ｐｓｉでプレスすることである。なお、ＨＡＹＮ
ＥＳ ２３０（登録商標）とは、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．により販売されている
ニッケル基材超合金である。また、ＳＡＰＨＩＫＯＮ
（登録商標）とは、Ｓａｐｈｉｋｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏ
ｒａｔｅｄにより販売されている酸化アルミニウムセラ
ミックファイバである。
ではないが、ホウ素、炭化ケイ素又は酸化アルミニウム
から成るファイバが、スラリーの形のパッキング材料
と、金属のバッキング板とともに用いられる。スラリー
は、一時的な（ｆｕｇｉｔｉｖｅ）有機結合剤と、溶剤
又は水と、金属の細粉（３２５メッシュ）とから成る。
このような一時的な有機結合剤の適当な例として、例え
ば、ｔｈｅ Ｒｏｈｍａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎ
ｙにより販売されているＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）が
ある。また、バッキング板のために選択される金属の種
類は、処理及び製造温度でファイバの種類と適合するも
のでなければならない。例えば、ホウ素（又はＳｉＣ被
覆ホウ素）及び炭化ケイ素のファイバは、アルミニウム
及びチタン合金とともに使用でき、また酸化アルミニウ
ムのファイバはアルミニウム及び多くの超合金とともに
使用することができる。しかし、処理及び製造温度で有
害に反応する金属とファイバとの組合せ（例えば、炭化
ケイ素のファイバとニッケル基材合金）は、避けなけれ
ばならない。そして、剛毛片を形成するために、スラリ
ーを添加しようとする巻付けファイバの区域が限定され
て、マスキングされる。この例においては、窒化ホウ素
を含有するはく離剤がマスキングする目的のために用い
ることができる。スラリーが乾燥した後、巻付けファイ
バは複数の剛毛片に切断され、それからこれらの剛毛片
が所望する幾何学的形状及び厚さに積み重ねられる。そ
の後、２枚の金属のバッキング板がこの積み重ねた剛毛
片の両側に当てがわれる。そして、この組立体がまず加
熱されて一時的な有機結合剤が除去され、次に真空ホッ
トプレスされて上記組立体が固められる。ＳＡＰＨＩＫ
ＯＮ（登録商標）から作られたファイバの剛毛片と、Ｈ
ＡＹＮＥＳ ２３０（登録商標）から作られたバッキン
グ板と、ＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）を含有するスラリ
ーとを有するシールを固めるための典型的な条件は、１
時間にわたって１１４０℃（２１００°F）でかつ約７
０００ｐｓｉでプレスすることである。なお、ＨＡＹＮ
ＥＳ ２３０（登録商標）とは、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．により販売されている
ニッケル基材超合金である。また、ＳＡＰＨＩＫＯＮ
（登録商標）とは、Ｓａｐｈｉｋｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏ
ｒａｔｅｄにより販売されている酸化アルミニウムセラ
ミックファイバである。
【００２３】次に、第３の例によれば、限定されるもの
ではないが、酸化アルミニウム又は炭化ケイ素から成る
ファイバが、セラミック又はセラミックマトリックス複
合体のバッキング板とともに用いられる。このバッキン
グ板のために用いることができる典型的なセラミックマ
トリックスは、ガラス又はガラスマトリックス複合体
と、酸化アルミニウム又は炭化ケイ素と、炭化ケイ素複
合体とを包含する。そして、前述した第２の例で示した
と同様な方法により、一時的な結合剤及びガラス又はセ
ラミックの粉末を含有するスラリーが巻付けファイバの
添加区域に添加される。このスラリーが乾燥した後、巻
付けファイバが複数の剛毛片に切断され、これらの剛毛
片がドラムから取り外しされ、それから２枚のセラミッ
ク又はセラミック複合体のバッキング板間に位置され
る。その後、この組立体すなわちシールは適当な時間の
間高温及び高圧にさらされることにより、ソリッドな組
立体に固められる。例えば、バリウム・マグネシウム・
アルミニウム・ケイ酸塩（ＢＭＡＳ）ガラスから成るバ
ッキング板と、酸化アルミニウムのファイバから成る剛
毛片とを有するシールを固めるための典型的な条件は、
５秒間にわたって１４３０℃でかつ約５００ｐｓｉでプ
レスすることである。
ではないが、酸化アルミニウム又は炭化ケイ素から成る
ファイバが、セラミック又はセラミックマトリックス複
合体のバッキング板とともに用いられる。このバッキン
グ板のために用いることができる典型的なセラミックマ
トリックスは、ガラス又はガラスマトリックス複合体
と、酸化アルミニウム又は炭化ケイ素と、炭化ケイ素複
合体とを包含する。そして、前述した第２の例で示した
と同様な方法により、一時的な結合剤及びガラス又はセ
ラミックの粉末を含有するスラリーが巻付けファイバの
添加区域に添加される。このスラリーが乾燥した後、巻
付けファイバが複数の剛毛片に切断され、これらの剛毛
片がドラムから取り外しされ、それから２枚のセラミッ
ク又はセラミック複合体のバッキング板間に位置され
る。その後、この組立体すなわちシールは適当な時間の
間高温及び高圧にさらされることにより、ソリッドな組
立体に固められる。例えば、バリウム・マグネシウム・
アルミニウム・ケイ酸塩（ＢＭＡＳ）ガラスから成るバ
ッキング板と、酸化アルミニウムのファイバから成る剛
毛片とを有するシールを固めるための典型的な条件は、
５秒間にわたって１４３０℃でかつ約５００ｐｓｉでプ
レスすることである。
【００２４】以上本発明をその実施例に関して図示し詳
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざま変更がで
きることは当業者にとって理解されるであろう。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざま変更がで
きることは当業者にとって理解されるであろう。
【図１】本発明の方法により製造されて第１の要素に取
付けられ、他の第２の要素に対して作用するブラシシー
ルの一例を示す要部の断面図である。
付けられ、他の第２の要素に対して作用するブラシシー
ルの一例を示す要部の断面図である。
１０ ブラシシール １２ 剛毛 １４ 上流側バッキング板 １６ 下流側バッキング板 １８ パッキング材料 ２０ 第１の要素 ２２ 第２の要素 ２４ 隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・ディー・ムーア アメリカ合衆国フロリダ州33417 ウエス トパームビーチ市クラシック コート 3987 (72)発明者 ゼームス・ティー・ビールス アメリカ合衆国コネチカット州06107 ウ エストハートフォード市マイルス スタン ディッシュ ドライブ 17 (72)発明者 ビンセント・シー・ナードーン アメリカ合衆国コネチカット州06074 サ ウスウインザー市ノートン レーン 187
Claims (17)
- 【請求項１】ブラシシールを製造する方法において、 セラミックファイバを用意する段階と、 パッキング材料を用意する段階と、 一対のバッキング板を用意する段階と、 前記ファイバを特定の位置に配置する段階と、 前記パッキング材料をこの配置したファイバの選定区域
に添加し、該パッキング材料が該配置したファイバを一
緒に結合する段階と、 前記ファイバを、各々が複数の剛毛と前記添加したパッ
キング材料を含むひとつの前記選定区域とを包含する複
数の剛毛片に切断する段階と、 これらの剛毛片を積み重ねて、各剛毛片の添加したパッ
キング材料の前記選定区域を前記一対のバッキング板間
に整列させる段階と、 前記パッキング材料と、前記剛毛片と、前記パッキング
材料とを一緒に結合する段階と、を包含することを特徴
とする、ブラシシールを製造する方法。 - 【請求項２】請求項１記載のブラシシールを製造する方
法において、前記ファイバを特定の位置に配置する段階
が、更に、前記ファイバをドラムのまわりに巻付けるこ
とを包含することを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項１記載のブラシシールを製造する方
法において、更に、前記パッキング材料を添加する前
に、前記巻付けファイバの選定区域以外の他の区域をマ
スキングする段階を包含し、前記パッキング材料が前記
他の区域に結合するのを防止するようにしたことを特徴
とする方法。 - 【請求項４】請求項３記載のブラシシールを製造する方
法において、前記マスキングする段階が、更に、前記選
定区域と前記他の区域との間の前記剛毛片にマスキング
剤を添加することを包含し、前記パッキング材料が前記
他の区域に移動するのを防止するようにしたことを特徴
とする方法。 - 【請求項５】請求項３記載のブラシシールを製造する方
法において、前記マスキングする段階が、更に、前記剛
毛片の前記他の区域にマスキング剤を添加することを包
含し、前記結合する段階中に前記パッキング材料が前記
他の区域の剛毛に結合するのを防止するようにしたこと
を特徴とする方法。 - 【請求項６】請求項３記載のブラシシールを製造する方
法において、前記ファイバを特定の位置に配置する段階
が、更に、前記ファイバをドラムのまわりに巻付けるこ
とを包含することを特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項６記載のブラシシールを製造する方
法において、前記パッキング材料がスラリーの形で用意
されて一時的な結合剤を含有し、この一時的な結合剤が
前記結合する段階の前に前記ファイバを一緒に結合し、
またこの一時的な結合剤が前記結合する段階中に前記パ
ッキング材料から解放されてブラシシールから取り除か
れることを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求項３記載のブラシシールを製造する方
法において、前記セラミックファイバがガラス、ホウ
素、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム又はそれらの
化合物から成ると共に、前記パッキング材料がポリマー
マトリックスから成り、かつ前記バッキング板が炭素繊
維で補強されたポリマーマトリックスから成ることを特
徴とする方法。 - 【請求項９】請求項３記載のブラシシールを製造する方
法において、前記セラミックファイバがホウ素、炭化ケ
イ素、酸化アルミニウム又はそれらの化合物から成ると
共に、前記パッキング材料が一時的な有機結合剤と金属
粉末とから成り、かつ前記バッキング板が金属から成る
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１０】請求項３記載のブラシシールを製造する
方法において、前記セラミックファイバが炭化ケイ素、
酸化アルミニウム又はそれらの化合物から成ると共に、
前記パッキング材料が一時的な有機結合剤とセラミック
又はセラミックマトリックスの粉末とから成り、かつ前
記パッキング材料がセラミック又はセラミックマトリッ
クスから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】請求項１記載のブラシシールを製造する
方法において、前記セラミックファイバがガラス、ホウ
素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム又はそれらの化合物
から成ると共に、前記パッキング材料がポリマーマトリ
ックスから成り、かつ前記バッキング板が炭素繊維で補
強されたポリマーマトリックスから成ることを特徴とす
る方法。 - 【請求項１２】請求項１記載のブラシシールを製造する
方法において、前記セラミックファイバがホウ素、炭化
ケイ素、酸化アルミニウム又はそれらの化合物から成る
と共に、前記パッキング材料が一時的な有機結合剤と金
属粉末とから成り、かつ前記バッキング板が金属から成
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】請求項１記載のブラシシールを製造する
方法において、前記セラミックファイバが炭化ケイ素、
酸化アルミニウム又はそれらの化合物から成ると共に、
前記パッキング材料が一時的な有機結合剤とセラミック
又はセラミックマトリックスの粉末とから成り、かつ前
記バッキング板がセラミック又はセラミックマトリック
スから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】ブラシシールを製造する方法において、 ファイバを用意する段階と、 パッキング材料を用意する段階と、 一対のバッキング板を用意する段階と、 前記ファイバを特定の位置に配置する段階と、 前記パッキング材料をこの配置したファイバの選定区域
に添加し、該パッキング材料が該配置したファイバを一
緒に結合する段階と、 前記ファイバを、各々が複数の剛毛と前記添加したパッ
キング材料を含むひとつの前記選定区域とを包含する複
数の剛毛片に切断する段階と、 これらの剛毛片を積み重ねて、各剛毛片の添加したパッ
キング材料の前記選定区域を前記一対のバッキング板間
に整列させる段階と、 前記パッキング材料と、前記剛毛片と、前記パッキング
材料とを一緒に結合する段階と、を包含することを特徴
とする、ブラシシールを製造する方法。 - 【請求項１５】請求項１４記載のブラシを製造する方法
において、前記ファイバがガラス、ホウ素、炭素、炭化
ケイ素、酸化アルミニウム又はそれらの化合物から成る
と共に、前記パッキング材料がポリマーマトリックスか
ら成り、かつ前記バッキング板が炭素繊維で補強された
ポリマーマトリックスから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】請求項１４記載のブラシを製造する方法
において、前記ファイバがホウ素、炭化ケイ素、酸化ア
ルミニウム又はそれらの化合物から成ると共に、前記パ
ッキング材料が一時的な有機結合剤と金属粉末とから成
り、かつ前記バッキング板が金属から成ることを特徴と
する方法。 - 【請求項１７】請求項１４記載のブラシを製造する方法
において、前記ファイバが炭化ケイ素、酸化アルミニウ
ム又はそれらの化合物から成ると共に、前記パッキング
材料が一時的な有機結合剤とセラミック又はセラミック
マトリックスの粉末とから成り、かつ前記バッキング板
がセラミック又はセラミックマトリックスから成ること
を特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/535,501 | 1995-09-28 | ||
| US08/535,501 US7181843B1 (en) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Method of manufacturing a brush seal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09119526A true JPH09119526A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3947937B2 JP3947937B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=24134511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27524996A Expired - Fee Related JP3947937B2 (ja) | 1995-09-28 | 1996-09-27 | ブラシシールを製造する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7181843B1 (ja) |
| EP (1) | EP0765619B1 (ja) |
| JP (1) | JP3947937B2 (ja) |
| KR (1) | KR100405880B1 (ja) |
| DE (1) | DE69621300T2 (ja) |
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- 1996-09-18 DE DE69621300T patent/DE69621300T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-25 KR KR1019960042507A patent/KR100405880B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-09-27 JP JP27524996A patent/JP3947937B2/ja not_active Expired - Fee Related
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