WO2017141929A1 - ブラシシール - Google Patents

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groove
grooves
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brush seal
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航 木村
猛 細江
井上　秀行
河野　徹
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イーグル工業株式会社
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
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    • 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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    • F16J15/22—Packing materials therefor shaped as strands, ropes, threads, ribbons, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F05D2240/56—Brush seals

Definitions

  • the present invention relates to a brush seal that seals between two rotating members of a rotating machine such as a turbine.
  • a seal is used to prevent gas from leaking from the high pressure side to the low pressure side along the periphery of the rotor. It is hoped that the seal follows the gap and eccentricity of the stator and rotor of the rotating machine and exerts sealing ability. From this point of view, instead of the labyrinth seal, a brush seal that bundles extremely fine bristles is used. Has been.
  • the conventional brush seal 100 is mainly composed of a brush 102 in which fine bristles are bundled, a high pressure side H side plate 105, and a low pressure side L back plate 107.
  • the brush 102 is pressed against the back plate 107 side by the pressure of the sealed fluid, so that the movement of the brush 102 occurs even if the gap between the tips of the rotor 109 and the brush 102 occurs due to thermal expansion or eccentricity of the rotor 109. May not be performed smoothly, and the followability inherent in the brush seal 100 may not be sufficiently exhibited.
  • JP 2002-139154 (paragraph 0033, FIG. 1)
  • the brush seal of Patent Document 1 has circumferential grooves 108 arranged in the back plate 107 along the circumferential direction in order to apply a balance pressure to the brush 102. Therefore, as the pressure difference between the high-pressure side H and the low-pressure side L increases, when the brush 102 is pressed against the back plate 107 side, a part of the brush 102 enters the circumferential groove 108 and bends, and the tip of the brush 102 Moves in a direction away from the rotor 109, and a gap g with an interval greater than the expected gap is generated between the brush 102 and the rotor 109, and there is a concern that the sealed fluid that leaks through the gap g increases (see FIG. 8). .)
  • an annular support portion 110 is provided at the radial center of the circumferential groove 108 to reduce the deformation amount of the brush 102.
  • a part of the brush 102 enters the circumferential groove 108 and bends, and the tip of the brush 102 may be separated from the rotor 109.
  • the support part 110 is provided in the center of radial direction and the brush 102 contacts the same support part 110 at the time of use, there exists a possibility that the brush 102 may be worn out at the place of the support part 110 concerned.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a brush seal with less leakage of a sealed fluid.
  • the brush seal of the present invention is In a brush seal comprising a brush in which a plurality of bristles are bundled, and an annular back plate provided on a low pressure side of the brush and provided with a groove for introducing a sealed fluid, A plurality of the grooves are provided to be inclined with respect to the circumferential direction of the back plate and the extending direction of the brush. According to this feature, since the grooves are inclined, a large number of grooves are arranged with respect to the brush, and the brush is abutted and supported in the axial direction by a large number of lands between the grooves. The leakage of the sealed fluid can be suppressed.
  • the plurality of grooves are formed in the same shape and are equally arranged in the circumferential direction. According to this feature, the pressure acting from the groove acts on the brush evenly in the extending direction of the brush, so that the deflection of the brush in the axial direction can be reduced.
  • the plurality of grooves are discontinuous independent grooves. According to this feature, since there is a continuous land around the groove, the sealed fluid is reliably stored in the groove.
  • a land continuous in the circumferential direction is formed radially inward of the groove of the back plate. According to this feature, the sealed fluid introduced into the groove can be prevented from flowing out to the low pressure side.
  • the brush and the groove are inclined and extended in opposite directions with respect to the radial direction of the pack plate. According to this feature, many grooves can be disposed on the brush.
  • the groove is provided so as to be inclined by 45 degrees in the circumferential direction of the back plate. According to this feature, many grooves can be disposed on the brush.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a brush seal in Example 1.
  • FIG. It is a front view of the back plate of FIG. 1, and is a figure which shows the state which assembled
  • the brush density is plotted as sparse.
  • FIG. 3 is a sectional view of the back plate of FIG. 2 taken along line III-III. It is an enlarged view of IV area
  • FIG. 1 shows an example in which the brush seal 1 is used for shaft sealing of a rotating machine such as a turbine.
  • the tip of the brush 4 approaches or contacts the rotor 9 of the rotating machine, so that the high pressure side inside the rotating machine is shown.
  • the sealed gas such as H vapor and fuel gas is prevented from leaking to the low pressure side L.
  • the brush seal 1 is formed in an annular shape, and is mainly composed of a back plate 2 on the low pressure side L, a side plate 3 on the high pressure side H, and a brush 4.
  • the back plate 2 and the side plate 3 are fastened and fixed by bolts 5 inserted into the counterbore 6 with the brush 4 sandwiched therebetween.
  • the brush 4 is mainly composed of a brush portion 4a composed of a plurality of bristles and a mounting portion 4b in which a plurality of bristles are bundled and integrated at one end by welding or caulking, and the cross section is formed in a substantially hammer shape.
  • Bristol has a wire diameter of 0.05 to 0.5 mm, a material of steel, an alloy such as a nickel base or a cobalt base, ceramics, and a mounting portion 4b made of metal.
  • a material of steel an alloy such as a nickel base or a cobalt base, ceramics, and a mounting portion 4b made of metal.
  • the back plate 2 and the side plate 3 are formed of stainless steel, their materials are not limited.
  • a position opposed to the brush 4 and the axial direction of the back plate 2 has a groove 10 is provided, the pressure P H of the gas on the high pressure side H is applied to the brush 4, the pressing force F1 the brush 4 in the back plate 2 side Press.
  • the gas that has mainly passed between the bristles of the brush 4 is held by the groove 10 and presses the brush 4 to the side plate 3 side by the pressing force F2.
  • Each groove 10 is formed in a substantially parallelogram of the same shape, and is equally distributed in the circumferential direction on the brush facing surface 11.
  • the groove 10 has a substantially straight shape in which both ends 10a and 10b in the radial direction of the straight portion 10c are obliquely viewed in plan view.
  • Each groove 10 is independent, and an inner diameter side land surface 11 ⁇ / b> A, an inter-groove land surface 11 ⁇ / b> B, and an outer diameter side land surface 11 ⁇ / b> C are disposed around each groove 10.
  • the inner diameter side land surface 11A is formed continuously in the circumferential direction.
  • the circumferential length of the inter-groove land surface 11 ⁇ / b> B is preferably longer than the circumferential length of the groove 10.
  • the inner diameter side land surface 11A, the inter-groove land surface 11B, and the outer diameter side land surface 11C are flat surfaces and have the same surface (height).
  • the edges between the groove 10 and the inner diameter side land surface 11A, the inter-groove land surface 11B, and the outer diameter side land surface 11C are chamfered or rounded. This prevents the brush 4 from being worn out by the edge.
  • the length, width, and depth of the groove 10 may be determined according to the specifications of the fluid device, and may be, for example, about several tens of millimeters, several millimeters, and sufficient several millimeters.
  • the groove 10 is provided on the brush facing surface 11 so as to be inclined with respect to the radial direction R, and an angle ⁇ between the extending direction G and the radial direction R is approximately 45 degrees. That is, the extending direction G is also inclined at an angle of approximately 45 degrees with respect to the circumferential direction on the brush facing surface 11 (more precisely, it is inclined at an angle of approximately 45 degrees with respect to the tangent on the periphery. ). Further, the brush 4 is provided to be inclined with respect to the radial direction R on the brush facing surface 11, and an angle ⁇ formed by the extending direction B and the radial direction R is approximately 45 degrees. And since the inclination direction of the groove
  • the groove 10 Since the groove 10 is inclined with respect to the circumferential direction and the brush 4, a large number of grooves are arranged with respect to the brush 4.
  • approximately eight grooves, one inner diameter side land surface 11 ⁇ / b> A, outer diameter land surface 11 ⁇ / b> C, and seven inter-groove land surfaces 11 ⁇ / b> B are arranged in the extending direction B of the brush 4. .
  • the brush 4 is abutted and supported in the axial direction by the numerous inter-groove land surfaces 11B between the grooves 10, and the force in the F2 direction (FIG. 1) acts on the brush 4 from the gas in the numerous grooves 10. To do. Therefore, there is little deflection
  • the brush 4 since the brush 4 is supported in the axial direction by a large number of inter-groove land surfaces 11B between the grooves 10, the pressing force F1 acting on the brush 4 can be distributed and received. Furthermore, since the location where the pressing force F1 (FIG. 1) acting on the brush 4 in the radial direction is high differs depending on the use situation and timing, the brush 4 is not grooved without a strong pressing force acting on the same inter-groove land surface 11B. It can suppress that it is slid and cut
  • the groove 10 is inclined with respect to the circumferential direction, the gas that has passed through the brush 4 is guided in the radial direction even if it is introduced into the groove 10 from any position in the radial direction. From this, unlike the circumferential double groove 108 shown in FIG. 9, even if gas is introduced into the groove 10 from any position in the radial direction, pressure is guided in the radial direction, and from the groove 10 in the radial direction.
  • the reaction force can be made uniform.
  • the extending directions B and G of the brush 4 and the groove 10 are inclined 45 degrees in the radial direction R and on the opposite side with respect to the back plate 2, respectively.
  • many grooves 10 can be arranged with respect to the brush 4.
  • the angle of the brush 4 changes according to the operating state of the rotating device, but the brush 4 may be arranged so as to be inclined at about 45 degrees with respect to the radial direction R during operation (when the rotor 9 rotates).
  • the extending direction G 45 of the groove 10, with respect to the radial direction is inclined 45 degrees.
  • the extending direction B of the brush 4 is opposite to the groove 10 and is inclined 45 degrees with respect to the radial direction.
  • the brush 4 moves along the brush facing surface 11 by ⁇ , crosses the groove 10 from the point C1 to the point C2, and the moving distance on the groove 10 is ⁇ L. 12 .
  • the extending direction G 60 of the groove 10, with respect to the radial direction is inclined 60 degrees.
  • the extending direction B of the brush 4 is opposite to the groove 10 and is inclined 45 degrees with respect to the radial direction.
  • the brush 4 moves along the brush facing surface 11 by ⁇ , traverses the groove 10 from the point C3 to the point C4, and the moving distance on the groove 10 is ⁇ L. 34 .
  • the movement distance ⁇ L 12 is shorter than the movement distance ⁇ L 34 .
  • the plurality of grooves 10 are formed in the same shape and are equally arranged in the circumferential direction, the pressure acting from the grooves 10 acts on the brush 4 equally in the extending direction B of the brush 4. For this reason, the deflection of the brush 4 in the axial direction can be reduced.
  • Example 2 will be described with reference to FIG.
  • the radial end portions 10a and 10b of the linear portion 10c of the groove 10 are each in an oblique shape in plan view.
  • the radial end portions 10d and 10e are in a plan view arc shape, respectively. It is. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the both ends 10d and 10e in the radial direction are formed in arcs when viewed in plan, there is no sharp edge at the end, and even if the brush 4 slides along the brush facing surface 11, the brush 4 The possibility that the two ends 10d and 10e in the radial direction may be worn out can be reduced.
  • the groove 10 may be inclined with respect to the circumferential direction and the extending direction B of the brush 4.
  • the extending direction G of the groove 10 and the extending direction B of the brush 4 are preferably opposite to the radial direction R. This is because many grooves 10 can be arranged with respect to the brush 4 and the possibility that the brush 4 enters along the groove 10 is reduced. When the brush 4 enters along the groove 10, the sealing performance may be lowered, and the brush 4 may be worn away with contact with the edge of the groove 10.
  • the groove 10 has been described as an example of a substantially linear shape, it may be a curved shape having a curved surface.
  • the longitudinal direction of the outer shape may be arranged to intersect the circumferential direction of the back plate 2 and the extending direction of the brush 4.
  • the width of the groove 10 is substantially constant has been described as an example, the width may be changed in the extending direction of the groove.
  • channel 10 demonstrated the example in which a linear groove

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Abstract

被密封流体の漏れの少ないブラシシールを提供する。　複数のブリストルが束ねられたブラシ（４）と、前記ブラシの低圧側に配置され、被密封流体を導入する溝（１０）が設けられた円環状のバックプレート（２）とを具備するブラシシールにおいて、前記溝（１０）は、前記バックプレート（２）の周方向及び前記ブラシ（４）の延在方向（Ｂ）に対して傾斜して複数設けられている。

Description

ブラシシール
　本発明は、タービン等の回転機械の相対回転する２部材間をシールするブラシシールに関する。
　タービン等の回転機械には、ロータの周囲に沿って高圧側から低圧側に気体が漏れることを抑制するためにシールが用いられている。回転機械のステータとロータのすき間変化や偏心にシールが追随して密閉能力を発揮することが望まれており、このような観点から、ラビリンスシールに代えて極細のブリストルを束ねたブラシシールが採用されている。
　図７に示されるように、従来のブラシシール１００は、極細のブリストルが束ねられたブラシ１０２と、高圧側Ｈのサイドプレート１０５と、低圧側Ｌのバックプレート１０７から主に構成されている。回転機器の稼動時には、被密封流体の圧力によりブラシ１０２がバックプレート１０７側に押し付けられるため、ロータ１０９の熱膨張や偏心によりロータ１０９とブラシ１０２との先端のすき間が生じてもブラシ１０２の移動が円滑に行われ難く、ブラシシール１００が元来有する追従性を十分に発揮できないことがあった。そこで、バックプレート１０７に円周溝１０８を形成し、この円周溝１０８に被密封流体を導入することで、ブラシ１０２にバックプレート１０７側からバランス圧力を作用させ、ブラシ１０２がバックプレート１０７側に押し付けられる力を低減し、上記追従性を確保するものが提案されている。（例えば特許文献１を参照。）。
特開２００２－１３９１５４号公報（段落００３３、図１）
　しかしながら、特許文献１のブラシシールは、バランス圧力をブラシ１０２に作用させるために、バックプレート１０７に円周溝１０８を円周方向に沿って配置している。そのため、高圧側Ｈと低圧側Ｌの間の圧力差が大きくなるにつれ、ブラシ１０２がバックプレート１０７側に押し付けられると、ブラシ１０２の一部が円周溝１０８に入り込み屈曲し、ブラシ１０２の先端がロータ１０９から離れる方向に移動し、ブラシ１０２とロータ１０９との間に所期以上の間隔のギャップｇが生じこのギャップｇを通って漏れる被密封流体が増える虞があった（図８を参照。）。
　また、特許文献１の他のブラシシール１００は、円周溝１０８の径方向中央部に環状の支持部１１０を設け、ブラシ１０２の変形量を小さくしている。上述と同様に、高圧側Ｈの圧力が高くなると、ブラシ１０２の一部が円周溝１０８に入り込み屈曲し、ブラシ１０２の先端がロータ１０９から離れる虞があった。また、支持部１１０は径方向中央に設けられており、使用時にブラシ１０２は同じ支持部１１０に当接するため、当該支持部１１０の箇所でブラシ１０２が擦り切れる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被密封流体の漏れの少ないブラシシールを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明のブラシシールは、
　複数のブリストルが束ねられたブラシと、前記ブラシの低圧側に配置され、被密封流体を導入する溝が設けられた円環状のバックプレートとを具備するブラシシールにおいて、
　前記溝は、前記バックプレートの周方向及び前記ブラシの延在方向に対して傾斜して複数設けられていることを特徴としている。
　この特徴によれば、溝を傾斜させているためブラシに対して多数の溝が配置されており、当該ブラシは溝間の多数のランドにより軸方向に当接支持されるため、ブラシの軸方向へのたわみが少なく被密封流体の漏れを抑制できる。
　また、前記複数の溝は、同形状に形成されかつ周方向に等配されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、ブラシに対し、溝から作用する圧力がブラシの延在方向に均等に作用するため、ブラシの軸方向へのたわみをより少なくできる。
　また、前記複数の溝は、非連続の独立した溝であることを特徴としている。
　この特徴によれば、溝の周囲に連続するランドが存在するため、被密封流体が溝内に確実に貯留される。
　また、前記バックプレートの前記溝よりも径方向内側には周方向に連なるランドが形成さることを特徴としている。
　この特徴によれば、溝に導入された被密封流体が低圧側に流出することを抑制できる。
　また、前記ブラシ及び前記溝は前記パックプレートの径方向に対してそれぞれ反対側に傾斜して延在していることを特徴としている。
　この特徴によれば、ブラシに対して多くの溝を配置することができる。
　また、前記溝は前記バックプレートの周方向に４５度傾斜して設けられていることを特徴としている。
　この特徴によれば、ブラシに対して多くの溝を配置することができる。
実施例１におけるブラシシールの断面図である。 図１のバックプレートの正面図であり、その一部の領域においてブラシを組み付けた状態を示す図である。説明の便宜上、ブラシの密度は疎として作図している。 図２のバックプレートのIII－III断面図である。 図２のバックプレートのIV領域の拡大図であり、ハッチング箇所は凹部を示す。 溝の傾斜角度によるブラシの移動を比較して説明する図であり、（ａ）はブラシが４５度傾斜する場合を説明する図、（ｂ）はブラシが６０度傾斜する場合を説明する図である。 実施例２のバックプレートの拡大図であり、ハッチング箇所は凹部を示す。 従来のブラシシールを示す断面図である。 図７のブラシシールの使用状態を説明する断面図である。 従来の他のブラシシールの使用状態を説明する断面図である。
　本発明に係るブラシシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係るブラシシールにつき、図１から図５を参照して説明する。
　図１には、タービン等の回転機械の軸封にブラシシール１を用いる例が示されており、ブラシ４の先端が回転機械のロータ９に近接乃至接触することにより、回転機械内部の高圧側Ｈの蒸気、燃料ガス等の被密封気体は低圧側Ｌに漏れることが抑制されている。また、ロータ９の振れ回り等による偏心や、熱による体積変化によって、ロータ９とブラシ４の先端の相対距離が変化しても、ブラシ４全体が径方向に変形して、当該距離の変化にブラシ４を追従させ得るものであり、ブラシ４の先端の摩耗も抑制される。
　ブラシシール１は円環状に形成され、低圧側Ｌのバックプレート２、高圧側Ｈのサイドプレート３及びブラシ４から主に構成されている。バックプレート２とサイドプレート３は、ブラシ４を挟み込んだ状態で座繰孔６に挿入されたボルト５により締結固定されている。ブラシ４は複数のブリストルからなるブラシ部４ａ及び複数のブリストルを束ね一端を溶接又はカシメにより一体化された取付部４ｂから主に構成され、その断面は略ハンマー形状に形成されている。また、ブリストルはワイヤの線径が０．０５～０．５ｍｍ、材質が鋼、ニッケル基やコバルト基などの合金、セラミックス、また、取付部４ｂは金属により形成されている。また、バックプレート２及びサイドプレート３はステンレス鋼により形成されているが、その材料は問わない。
　バックプレート２のブラシ４と軸方向に対向する位置には溝１０が設けられており、高圧側Ｈの気体の圧力ＰＨがブラシ４に作用し、ブラシ４をバックプレート２側に押圧力Ｆ１により押圧する。一方、主にブラシ４のブリストル間を通過した気体が溝１０により保持され、ブラシ４をサイドプレート３側に押圧力Ｆ２により押圧する。この押圧力Ｆ２により押圧力Ｆ１の全部又は一部を打ち消すことにより、ブラシ４とバックプレート２のブラシ対向面１１との間に作用する力を小さすることができ、ブラシ４が径方向に円滑に変形・移動できるようになっている。
　次いで溝１０の詳細について主に図３、４を参照して説明する。各溝１０は、同形状の略平行四辺形に形成されており、ブラシ対向面１１に周方向に等配されている。溝１０は直線部１０ｃの径方向両端部１０ａ、１０ｂがそれぞれ平面視斜角形状となる略直線状を呈している。各溝１０はそれぞれ独立しており、各溝１０の周囲には、内径側ランド面１１Ａ、溝間ランド面１１Ｂ、外径側ランド面１１Ｃが配置されている。内径側ランド面１１Ａは周方向に連続して形成されている。これにより、使用時に、溝１０に貯留された気体が内径側から低圧側に漏れ出ることを抑制している。溝間ランド面１１Ｂの周方向長さは、溝１０の周方向長さよりも長く形成することが好ましい。これにより、ブラシ４が溝間ランド面１１Ｂに接触する面積を広く確保できるため、ブラシ４から溝間ランド面１１Ｂに作用する単位面積あたりの力を小さくすることができる。また、内径側ランド面１１Ａ、溝間ランド面１１Ｂ、外径側ランド面１１Ｃはそれぞれ平面であり、かつ同じ面（高さ）であることが好ましい。さらに、溝１０と内径側ランド面１１Ａ、溝間ランド面１１Ｂ、外径側ランド面１１Ｃとの間のエッジは、面取りやＲ形状とされている。これにより、ブラシ４がエッジにより摺り切れることを防止している。また、溝１０の長さ、幅、深さは、流体機器の仕様に応じて決めればよく、例えばそれぞれ数十ｍｍ、数ｍｍ、十分の数ｍｍ程度とすればよい。
　溝１０は、ブラシ対向面１１上で径方向Ｒに対して傾斜して設けられており、その延在方向Ｇと径方向Ｒとのなす角θは略４５度である。すなわち、延在方向Ｇはブラシ対向面１１上の周方向に対しても略４５度の角度で傾斜している（正確には周上における接線に対し略４５度の角度で傾斜している。）。また、ブラシ４は、ブラシ対向面１１上の径方向Ｒに対して傾斜して設けられており、その延在方向Ｂと径方向Ｒとのなす角φは略４５度である。そして、溝１０とブラシ４の傾斜方向は、径方向Ｒに対して反対側であるため、それぞれの延在方向Ｇと延在方向Ｂとは略直交している。
　溝１０を周方向及びブラシ４に対して傾斜させているため、ブラシ４に対して多数の溝が配置されることとなる。図４の例では、ブラシ４の延在方向Ｂに略８本の溝、各１箇所の内径側ランド面１１Ａ、外径側ランド面１１Ｃ、７箇所の溝間ランド面１１Ｂが配置されている。このように、ブラシ４は溝１０間の多数の溝間ランド面１１Ｂにより軸方向に当接支持されるとともに、多数の溝１０内の気体からブラシ４にＦ２方向（図１）の力が作用する。そのため、ブラシ４の軸方向へのたわみが少なく、ギャップｇ（図８、図９）が生じることなく、気体の漏れを抑制できる。
　また、ブラシ４は溝１０間の多数の溝間ランド面１１Ｂにより軸方向に当接支持されるため、ブラシ４に作用する押圧力Ｆ１を分散して受けることができる。さらに、使用状況やタイミングにより径方向においてブラシ４に作用する押圧力Ｆ１（図１）が高い箇所は異なるため、常に同じ溝間ランド面１１Ｂに強い押圧力が作用することなく、ブラシ４が溝間ランド面１１Ｂのエッジと接触することで摺れて切断されることを抑制できる。これに対し、図９に示されるブラシシール１００にあっては、支持部１１０は一箇所のみであるから、使用状況やタイミングにより径方向においてブラシ１０４に作用する押圧力Ｆ１が変化しても、ブラシ１０４は常時支持部１１０に接触するため摺れて切断される虞が高い。
　また、溝１０が周方向に対して傾斜しているから、ブラシ４を通過した気体が径方向のいずれの箇所から溝１０に導入されても径方向に渡って導かれる。このことから、図９に示される円周方向二重溝１０８とは異なり、径方向のいずれの箇所から溝１０に気体が導入されても径方向に圧力が導かれ、径方向における溝１０からの反力を均一化することができる。
　また、ブラシ４及び溝１０の延在方向Ｂ、Ｇは、バックプレート２に対してそれぞれ反対側、径方向Ｒにそれぞれ４５度傾斜している。この配置により、ブラシ４に対して多くの溝１０を配置することができる。なお、ブラシ４は、回転機器の稼動状態に応じてその角度が変化するが、稼動時（ロータ９の回転時）において、径方向Ｒに対して略４５度傾斜する配置とするとよい。
　図５を参照して、溝１０の傾斜角度の相違について説明する。図５（ａ）において、溝１０の延在方向Ｇ４５は、半径方向に対して、４５度傾斜している。ブラシ４の延在方向Ｂは溝１０とは反対側で、半径方向に対して４５度傾斜している。この状態からその延在方向Ｂ’が僅かに変化すると、ブラシ４がΔαだけブラシ対向面１１に沿って移動し、溝１０を点Ｃ１から点Ｃ２まで横切り、その溝１０上の移動距離はΔＬ１２である。同様に、図５（ｂ）において、溝１０の延在方向Ｇ６０は、半径方向に対して、６０度傾斜している。ブラシ４の延在方向Ｂは溝１０とは反対側で、半径方向に対して４５度傾斜している。この状態からその延在方向Ｂ’が僅かに変化すると、ブラシ４がΔαだけブラシ対向面１１に沿って移動し、溝１０を点Ｃ３から点Ｃ４まで横切り、その溝１０上の移動距離はΔＬ３４である。そして、幾何学的な関係から、移動距離ΔＬ１２は移動距離ΔＬ３４よりも短い。このように、溝１０の延在方向Ｇとブラシ４の延在方向Ｂが直交に近づくにつれて、ブラシ４が移動した際に、溝１０を横切る長さが短くなるため、ブラシ４が摺り切れにくくなり耐用性が高まる。
　また、複数の溝１０は、同形状に形成されかつ周方向に等配されているため、ブラシ４に対し、溝１０から作用する圧力がブラシ４の延在方向Ｂに均等に作用する。そのため、ブラシ４の軸方向へのたわみをより少なくできる。
　次に、図６を参照して実施例２を説明する。実施例１では、溝１０の直線部１０ｃの径方向両端部１０ａ、１０ｂがそれぞれ平面視斜角形状ものであったが、実施例２では径方向両端部１０ｄ、１０ｅがそれぞれ平面視弧形状ものである。なお、その他の構成は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。このように、径方向両端部１０ｄ、１０ｅをそれぞれ平面視弧形状としたので、端部に鋭いエッジが存在せず、ブラシ４がブラシ対向面１１に沿って摺動しても、ブラシ４が径方向両端部１０ｄ、１０ｅによって摺り切れるおそれを低減できる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例では、溝１０が周方向に対して４５度傾斜する例について説明したが、溝１０は周方向及びブラシ４の延在方向Ｂに対し傾斜するものであればよい。さらに、溝１０の延在方向Ｇとブラシ４の延在方向Ｂは、径方向Ｒに対して反対側であると好ましい。これにより、ブラシ４に対し多くの溝１０を配置できるのみならず、ブラシ４が溝１０に沿って入り込むおそれが少なくなるからである。溝１０に沿ってブラシ４が入り込むことにより、密封性が低下するおそれ及び溝１０のエッジとの接触に伴ってブラシ４が擦り切れるおそれがある。
　また、溝１０は略直線状のものを例に説明したが、曲面を有する曲線状であってもよい。曲線状の場合には、その外形の長手方向がバックプレート２の周方向及びブラシ４の延在方向と交差する配置とすればよい。
　また、溝１０幅が略一定のものを例に説明したが、溝の延在方向にその幅が変化するものであってもよい。
　また、溝１０は直線状の溝がそれぞれ独立する例について説明したが、溝同士が連結されているものであってもよい。
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブラシシール
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　バックプレート
３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　サイドプレート
４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブラシ
４ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブリストル
４ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　取付部
１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溝
１１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブラシ対向面
１１Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内径側ランド面
１１Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溝間ランド面
１１Ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　外径側ランド面
Ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　高圧側
Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　低圧側
Ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溝の延在方向
Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブラシの延在方向
Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　径方向
θ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　溝の傾斜角
φ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブラシの傾斜角

Claims (6)

  1. 　複数のブリストルが束ねられたブラシと、前記ブラシの低圧側に配置され、被密封流体を導入する溝が設けられた円環状のバックプレートとを具備するブラシシールにおいて、
    　前記溝は、前記バックプレートの周方向及び前記ブラシの延在方向に対して傾斜して複数設けられていることを特徴とするブラシシール。
  2. 　前記複数の溝は、同形状に形成されかつ周方向に等配されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシシール。
  3. 　前記複数の溝は、非連続の独立した溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシシール。
  4. 　前記バックプレートの前記溝よりも径方向内側には周方向に連なるランドが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のブラシシール。
  5. 　前記ブラシ及び前記溝は前記パックプレートの径方向に対してそれぞれ反対側に傾斜して延在していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のブラシシール。
  6. 　前記溝は前記バックプレートの周方向に４５度傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のブラシシール。
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