(57)【要約】【課題】小型エンジンまたはスクリュー圧縮機に使用するためのカートリッジ式ブラシシールが提供される。【解決手段】ブラシシールアッセンブリ１０は、裏板１８と、側板２０と、裏板１８と側板２０との間に配置された複数の剛毛２２とを有するブラシシール１２を含む。弾性取付けリング１４が、ブラシシール１２に結合するための少なくとも一つの取付けセクションを含む。取付けリング１４は、取付けリング１４およびブラシシール１２がハウジング１６に対して回転するのを防止するように、ハウジング１６の突起物３８により受け止められるスロット２４を画成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏板と、側板と、裏板と側板との間に配置された複数の剛毛とを含むブラシシールと、
ブラシシールに結合するための少なくとも一つの取付けセクションを含む弾性取付けリングであって、取付けリングおよびブラシシールがハウジングに対して回転するのを防止するように、ハウジングの突起物により受け止められるスロットを画成する、取付けリングと、
を備えることを特徴とするブラシシールアッセンブリ。
【請求項２】
前記ブラシシールおよび取付けリングは、形状が環状であることを特徴とする請求項１記載のブラシシールアッセンブリ。
【請求項３】
前記取付けリングは、
第一の取付けセクションと、
第二の取付けセクションと、
第一および第二の取付けセクションの間に延在する湾曲リングセクションと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のブラシシールアッセンブリ。
【請求項４】
前記第一および第二の取付けセクションはそれぞれフランジを含むことを特徴とする請求項３記載のブラシシールアッセンブリ。
【請求項５】
前記湾曲リングセクションは略Ｕ字形であることを特徴とする請求項３記載のブラシシールアッセンブリ。
【請求項６】
側板が、前記取付けセクションの一方に当接するとともに、前記湾曲リングセクションに当接することを特徴とする請求項３記載のブラシシールアッセンブリ。
【請求項７】
裏板と、側板と、裏板と側板との間に配置された複数の剛毛とを含む環状ブラシシールを用意し、
第一の取付けセクションと、スロットを画成する第二の取付けセクションと、これらのセクションの間に延在する湾曲セクションとを含む弾性環状取付けリングを用意し、
取付け突起物を含む環状ハウジングを用意し、
環状ブラシシールの側板を取付けリングの第一の取付けセクションおよび湾曲セクションと係合させ、
ブラシシールを取付けリングに結合し、
ハウジングの取付け突起物が取付けリングの第二の取付けセクションにより画成されるスロット内に受け入れられるように、ハウジングを取付けリングの第二の取付けセクションおよび湾曲セクションと係合させる、
各工程を含むことを特徴とする、ブラシシールアッセンブリの組み付け方法。
【請求項８】
前記のブラシシールを取付けリングに結合する工程は、ブラシシールを取付けリングにはんだ付けすることを含むことを特徴とする請求項７記載の組み付け方法。
【請求項９】
前記のブラシシールを取付けリングに結合する工程は、ブラシシールを取付けリングにろう付けすることを含むことを特徴とする請求項７記載の組み付け方法。
【請求項１０】
前記のブラシシールを取付けリングに結合する工程は、ブラシシールを取付けリングに溶接することを含むことを特徴とする請求項７記載の組み付け方法。
【請求項１１】
前記のブラシシールを取付けリングに結合する工程は、ブラシシールを取付けリングに接着結合することを含むことを特徴とする請求項７記載の組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にブラシシールに関し、より詳細には、小型エンジンまたはスクリュー圧縮機に使用するためのカートリッジ式ブラシシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
側板と裏板との間に挟まれた複数の剛毛（ｂｒｉｓｔｌｅ）を備えるブラシシールは、高圧領域から低圧領域への流体の流れを防止または抑制するのに使用される。通常、ブラシシールは、固定部材およびシャフトなどの回転部材の一方の側に高圧領域が存在し、もう一方の側に低圧領域が存在するようなこれらの部材間の隙間をシールする。シールは、固定部材または回転部材のいずれかに取付けられ、その剛毛が、これら部材間の隙間に亘って延在する。ブラシシールはまた、これら固定部材と回転部材の間に配置された隙間を通る高圧領域から低圧領域への漏れを制御するように設計される。
【０００３】
ブラシシールは、向きが略径方向でありかつ回転面と固定面の間に延在する一列または複数列のブラシを含む。裏板が低圧側にあり、ほぼブラシの長さに亘って延在して、ブラシの剛毛が高圧側から離れて曲がるのを防止する。通常、ブラシシールは、取付けに特別な工具を必要とする。さらに、ブラシシールは、固定部材と回転部材との間の隙間を効果的にシールするために、高度の公差に機械加工する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、上述した欠点および短所を克服する改良されたブラシシールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様において、ブラシシールアッセンブリは、裏板と、側板と、裏板と側板との間に配置された複数の剛毛とを含むブラシシールを備える。弾性取付けリングが、ブラシシールに結合するための少なくとも一つの取付けセクションを含む。取付けリングは、取付けリングおよびブラシシールがハウジングに対して回転するのを防止するように、ハウジングの突起物により受け止められるスロットを画成する。
【０００６】
本発明の別の態様において、ブラシシールアッセンブリの組み付け方法は、裏板と、側板と、裏板と側板との間に配置された複数の剛毛とを含む環状ブラシシールを用意することを含む。第一の取付けセクションと、スロットを画成する第二の取付けセクションと、これらのセクションの間に延在する湾曲セクションとを含む弾性環状取付けリングが用意される。取付け突起物を含む環状ハウジングが用意される。環状ブラシシールの側板は、取付けリングの第一の取付けセクションおよび湾曲セクションと係合される。ブラシシールは、取付けリングに結合される。ハウジングは、ハウジングの取付け突起物が取付けリングの第二の取付けセクションにより画成されるスロット内に受け入れられるように、取付けリングの第二の取付けセクションおよび湾曲セクションと係合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜図３を参照すると、本発明を具体化するカートリッジ式ブラシシールアッセンブリが、参照符号１０により全体的に示される。アッセンブリ１０は、環状ブラシシール１２と、例えばハウジング１６のような環状ハウジングまたは支持体に取付けられる弾性環状取付けリング１４とを備える。ブラシシール１２は、裏板１８と、側板２０と、裏板と側板との間に配置された複数の剛毛２２とを含む。取付けリング１４は、好ましくは金属で作成され、以下に説明する理由でスロット２４を画成する。取付けリング１４は、第一の取付けセクションまたはフランジ２６と、第二の取付けセクションまたはフランジ２８と、これらの取付けセクションの間に延在する略Ｕ字形またはその他のように湾曲したリングセクション３０とを含む。リングセクション３０それ自体は、第一の取付けセクション２６から延在する第一の部分３２と、第二の取付けセクション２８から延在する第二の部分３４とを有する。第一および第二の部分３２、３４は、取付けセクション２６、２８に対する遠位端部３６において互いに結合する。
【０００８】
図１に示すように、環状ハウジングまたは支持体１６は、突起物または回転防止ピン３８を含み、この突起物３８は、環状ハウジング１６の第一の側または高圧側４２から径方向外向きに延在する第一の端部４０（図１参照）と、環状ハウジング１６の第二の側または低圧側４６から径方向外向きに延在する第二の端部４４（図２参照）とを有する。図１に示すように、突起物３８の第一の端部４０は、取付けリング１４により画成されたスロット２４内に受け入れられて、取付けリングと、その上に保持されたブラシシール１２とが、ハウジング１６に対して回転するのを防止する。好ましくは、突起物３８の第一の端部４０の大きさまたは直径は、取付けリング１４が適切な配置でハウジング１６に確実に結合されるように、第二の端部４４の大きさまたは直径とは異なっている。図１および図２に示すように、例えば、突起物３８の第一の端部４０は、突起物の第二の端部４４の直径より小さな直径を有しており、それによって、第一の端部のみが、取付けリング１４のスロット２４内に受け入れられるような大きさとなっている。
【０００９】
ここで図３Ａから図３Ｅを参照して、本発明によりブラシシールアッセンブリ１０を組み付けるプロセスを説明する。図３Ａに示すように、ブラシシール１２は、取付けリング１４と係合するように押圧され、それによって、側板２０が取付けリングの第一の取付けセクション２６と当接し、また側板２０、複数の剛毛２２、および裏板１８の各端部部分がリングセクション３０の第一の部分３２と当接する。取付けリング１４は、内径向き（ｉｎｎｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ）ブラシシールの外径部か、あるいは外径向き（ｏｕｔｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ）ブラシシールの内径部に結合できる。図３Ｂに示すように、ブラシシール１２の側板２０は、例えばはんだ付け、ろう付け、溶接、接着結合（ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）などといった適切な結合技術により、取付けリング１４の第一の取付けセクション２６に結合される。
【００１０】
図３Ｃを参照すると、ブラシシール１２を保持する取付けリング１４は、第二の取付けセクション２８がハウジング１６に概ね当接するように、ハウジング１６と係合するよう押される。取付けリング１４およびその上に保持されたブラシシール１２は、突起物３８の第一の端部４０が取付けリングのスロット２４と位置合わせされるまで、ハウジング１６に対して回転される（図３Ｄ参照）。取付けリング１４は次いでさらにハウジング１６の方へ移動され、それによって、ハウジングの突起物３８の第一の端部４０が、取付けリング１４のスロット２４を通して受け止められる（図３Ｅ参照）。弾性取付けリング１４は、ばねとして作用し、ハウジング１６に対する軽い圧力を生じる。この圧力は、作動環境に置かれたときのブラシシール１２に亘る正の圧力降下と共に、アッセンブリ１０を所定の位置に保持する。
【００１１】
本発明は、小さな直径（例えば、６インチ以下の外径）の低費用のブラシシールとして実施されるのによく適している。本発明の適切な用途は、限定される訳ではないが、小型の軸、遠心圧縮機、スクリュー圧縮機、例えば小型航空機エンジンなどの小型のエンジンなどを含む。
【００１２】
本発明によるブラシシールアッセンブリを使用するのにはいくつかの利点が存在する。この利点としては、
１）  ブラシシールアッセンブリが、何ら特別な道具なしに（好ましくは、全く何らの道具もなしに）、取付け・取り外しできること、
２）  ブラシシールおよび支持体「嵌め合わせ直径部」が、現在の設計のものよりもよりゆるい公差に機械加工できること、また、成形された取付けリングが、ばねとして作用し、機械類の二つの部品の大きさのずれのいくらかを吸収できること、
３）  シールの下流側を配置する直径「段（ｓｔｅｐ）」を組み込む必要がないので、支持体／ハウジング構造の機械加工が低減されること、
４）  シールと取付けリングを一緒に溶接（またはその他の仕方で結合）することによって、シールと取付けリングの間の回転防止装置の必要性が解消されること、
５）  回転防止装置、すなわち上流（部品取付け）側より下流側が大きい（すなわちヘッド部）ピンによって、取付けが間違えようのないものとなること、
６）  作動中に圧力荷重によってシールが所定位置に保持されること（取付けリングは、図に示すようにシールの上流側に位置する必要がある）、
などが挙げられる。
【００１３】
当業者には理解されるように、本発明の範囲から逸脱せずに本発明の上述した実施態様にさまざまな変形および置換を行うことができる。従って、本明細書の上述の部分は、限定の意味とは反対に、例示的なものとして考慮される必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を具体化するカートリッジブラシシールの高圧側の側立面図である。
【図２】図１のカートリッジブラシシールの低圧側の側立面図である。
【図３Ａ】本発明によりブラシシールを取付けリングに組み付ける手順工程を示す側立面図である。
【図３Ｂ】本発明によりブラシシールを取付けリングに溶接する手順工程を示す側立面図である。
【図３Ｃ】本発明によりブラシシールおよび取付けリングをハウジングに組み付ける手順工程を示す側立面図である。
【図３Ｄ】本発明によりハウジングの回転防止ピンを取付けリング内のスロットに差し込む手順工程を示す側立面図である。
【図３Ｅ】完全に組み付けられた組み付けブラシシールを示す側立面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０…カートリッジ式ブラシシールアッセンブリ
１２…環状ブラシシール
１４…弾性環状取付けリング
１６…ハウジング
１８…裏板
２０…側板
２２…剛毛
２４…スロット
２６…第一の取付けセクション
２８…第二の取付けセクション
３０…湾曲したリングセクション
３２…第一の部分
３４…第二の部分
３８…突起物
【図１】
2006329424.tif 000003
【図２】
2006329424.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2006329424.tif 000006
【図３Ｃ】
2006329424.tif 000007
【図３Ｄ】
2006329424.tif 000008
【図３Ｅ】
2006329424.tif 000009