(57)【要約】【課題】  ブラシシールアセンブリが開示される。【解決手段】  本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリは、ケーシングの内部で回転する回転体の外周面を囲んで位置し、前記回転体に向かって傾斜して延びたブラシ部と、前記ブラシ部と密着して支持し、前記回転体に対して傾斜して延びた支持ブラシ部と、前記ブラシ部と前記支持ブラシ部が部分挿入された状態で囲んで支持する支持部とを含む。【選択図】  図２
2019007613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの内部で回転する回転体の外周面を囲んで位置し、前記回転体に向かって傾斜して延びたブラシ部と、
前記ブラシ部と密着して支持し、前記回転体に対して傾斜して延びた支持ブラシ部と、
前記ブラシ部と前記支持ブラシ部が部分挿入された状態で囲んで支持する支持部とを含むブラシシールアセンブリ。
【請求項２】
前記支持部は、前記ブラシ部の側面と部分的に接触する第１支持部と、
前記ブラシ部が密着する側とは反対側である前記支持ブラシ部の他側を支持する第２支持部と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置し、前記ブラシ部と前記支持ブラシ部を同時に支持する第３支持部とを含む、請求項１に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項３】
前記第１支持部は、前記第３支持部と密着した区間に形成された第１傾斜部と、
前記第１傾斜部が前記回転体に向かって延びた端部で前記ブラシ部と部分接触するように延びた第１折曲部と、
前記第１折曲部の延びた端部から前記ブラシ部の外側に延び、端部が前記回転体に向かって垂直に折曲げられた第２折曲部とを含み、
前記第１傾斜部は、前記ブラシ部の前方に向かって傾斜している、請求項２に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項４】
前記第１支持部は、前記ブラシ部に流入する高圧の流体を前記回転体と隣接した前記ブラシ部の端部にガイドするために、前面から前記回転体に向かって傾斜した流体ガイド部を含む、請求項２に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項５】
前記第３支持部は、前記第１傾斜部と対向して対応する長さで接触する第３傾斜部と、
前記ブラシ部に向かって延びた第３傾斜部の延びた端部で前記ブラシ部の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部と、
前記第３折曲部の折曲げられた端部で前記支持ブラシ部の外側と面接触して回転体の軸方向に延びた第４延長部と、
前記第４延長部の延びた端部から前記支持ブラシ部の半径方向外側に延びた第５延長部と、
前記第５延長部の延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部とを含み、
前記第１折曲部と前記第３折曲部は、互いに対向して同一長さで延び、
前記第４延長部は、前記支持ブラシ部の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する、請求項３に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項６】
前記第２支持部は、前記第３支持部と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部と、
前記第２傾斜部の延びた端部から前記支持ブラシ部に向かって延びた第１延長部と、
前記第１延長部の端部で前記支持ブラシ部が部分挿入される溝部と、
前記溝部から、前記支持ブラシ部に対向して前記回転体に向かって延びた第２延長部とを含む、請求項２から５のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項７】
前記第２支持部は、前記支持ブラシ部を経由した流体が前記第２支持部を最短距離で経由して前記回転体の軸方向に移動するように、前記第２延長部の延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部と、
前記第３傾斜部の傾斜した端部から前記回転体の軸方向に所定の長さで延びた第３延長部とを含み、
前記第３延長部は、前記溝部が軸方向に延びた長さより長く延びている、請求項６に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項８】
前記溝部は、前記回転体の軸方向に形成され、
前記溝部に前記支持ブラシ部が密着して挿入される、請求項６または７に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項９】
前記ブラシ部は、第１傾斜角で前記回転体に向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部は、第２傾斜角で前記回転体に向かって傾斜し、前記第２傾斜角が前記第１傾斜角より傾斜角度が大きく傾斜し、
前記ブラシ部は、前記回転体の外周面と接触し、前記支持ブラシ部は、前記回転体の外周面と離隔している、請求項１から８のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１０】
前記支持ブラシ部は、所定の厚さと幅および長さを有するプレート形態である、請求項１から９のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１１】
前記ブラシ部と対向する前記第１支持部との間には、離隔した第１空間が形成され、
前記支持ブラシ部と対向する前記第２支持部との間には、離隔した第２空間が形成された、請求項２から８のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１２】
タービンのケーシングの内部で回転するロータの外周面を囲んで位置し、前記ロータに向かって傾斜して延びたブラシ部と、
前記ブラシ部と密着して前記ブラシ部を支持し、前記ロータに対して傾斜して延びた支持ブラシ部と、
前記ブラシ部と前記支持ブラシ部を支持する支持部とを含み、
前記支持ブラシ部は、前記ロータに向かって延びた長さが、前記ブラシ部に向かって延びた長さより長く延びている、ブラシシールアセンブリ。
【請求項１３】
前記支持部は、前記ブラシ部の側面と部分的に接触する第１支持部と、
前記ブラシ部が密着する側とは反対側である前記支持ブラシ部の他側を支持する第２支持部と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置し、前記ブラシ部と前記支持ブラシ部を同時に支持する第３支持部とを含む、請求項１２に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１支持部は、前記第３支持部と密着した区間に形成された第１傾斜部と、
前記第１傾斜部が前記ロータに向かって延びた端部で前記ブラシ部と部分接触するように延びた第１折曲部と、
前記第１折曲部の延びた端部から前記ブラシ部の外側に延び、端部が前記ロータに向かって垂直に折曲げられた第２折曲部とを含み、
前記第１傾斜部は、前記ブラシ部の前方に向かって傾斜し、
前記第１支持部は、前記ブラシ部に流入する高圧の流体を前記ロータと隣接した前記ブラシ部の端部にガイドするために、前面から前記ロータに向かって傾斜した流体ガイド部を含む、請求項１３に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１５】
前記ブラシ部と対向する前記第１支持部との間には、離隔した第１空間が形成され、
前記支持ブラシ部と対向する前記第２支持部との間には、離隔した第２空間が形成された、請求項１３に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１６】
前記第３支持部は、前記第１傾斜部と対向して対応する長さで接触する第３傾斜部と、
前記ブラシ部に向かって延びた第３傾斜部の延びた端部で前記ブラシ部の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部と、
前記第３折曲部の折曲げられた端部で前記支持ブラシ部の外側と面接触してロータの軸方向に延びた第４延長部と、
前記第４延長部の延びた端部から前記支持ブラシ部の半径方向外側に延びた第５延長部と、
前記第５延長部の延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部とを含み、
前記第１折曲部と前記第３折曲部は、互いに対向して同一長さで延び、
前記第４延長部は、前記支持ブラシ部の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する、請求項１４に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１７】
前記第２支持部は、前記第３支持部と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部と、
前記第２傾斜部の延びた端部から前記支持ブラシ部に向かって延びた第１延長部と、
前記第１延長部の端部で前記支持ブラシ部が部分挿入される溝部と、
前記溝部から、前記支持ブラシ部に対向して前記ロータに向かって延びた第２延長部とを含み、
前記第２支持部は、前記支持ブラシ部を経由した流体が前記第２支持部を最短距離で経由して前記ロータの軸方向に移動するように、前記第２延長部の延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部と、
前記第３傾斜部の傾斜した端部から前記ロータの軸方向に所定の長さで延びた第３延長部とを含み、
前記第２支持部は、前記第１支持部より前記ロータの軸方向で延びた長さが長く延びている、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１８】
前記ブラシ部は、第１傾斜角で前記ロータに向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部は、第２傾斜角で前記ロータに向かって傾斜し、前記第２傾斜角が前記第１傾斜角より傾斜角度が大きく傾斜し、
前記支持ブラシ部は、所定の厚さと幅および長さを有するプレート形態である、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項１９】
前記支持ブラシ部は、前記ロータの半径方向に互いに異なる熱膨張率を有する材質からなる、請求項１２から１８のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【請求項２０】
前記支持ブラシ部は、前記支持部から前記ロータに向かって第１長さで延び、第１熱膨張率を有する第１支持ブラシと、
前記第１支持ブラシが前記ロータに向かって延びた端部から前記ロータの外周面に向かって第２長さで延び、第２熱膨張率を有する第２支持ブラシとを含み、
前記第２支持ブラシは、前記第１支持ブラシより小さい熱膨張率を有するように構成され、
前記支持ブラシ部は、前記ケーシングから前記ロータへいくほど厚さが減少する、請求項１２から１９のいずれか一項に記載のブラシシールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシシールアセンブリに関し、より詳細には、高圧の流体によるブラシ部の変形を防止するためのブラシシールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タービン（ｔｕｒｂｉｎｅ）は、ガスやスチーム（ｓｔｅａｍ）などの流体の熱エネルギーを機械エネルギーの回転力に変換する動力発生装置で、流体によって軸回転するように複数の回転翼（ｂｕｃｋｅｔ）を含むロータ（ｒｏｔｏｒ）と、ロータの周りを囲んで設けられ、複数の固定翼（ｄｉａｐｈｒａｍ）が備えられたケーシング（ｃａｓｉｎｇ）とを含んでいる。
【０００３】
前記タービンのうち、ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含んで構成され、圧縮機の回転によって外部空気が吸入、圧縮された後、燃焼器に供給される。燃焼器では、圧縮空気と燃料との混合によって燃焼が行われ、前記燃焼器で発生した高温、高圧のガスはタービンを通過しながらタービンのロータを回転させて発電機を駆動させる。
【０００４】
スチームタービンの場合、高圧タービンと中圧タービンおよび低圧タービンを直列または並列に連結してロータを回転させるが、直列構造からなる場合には、高圧タービンと中圧タービンおよび低圧タービンが１つのロータを共有する。
【０００５】
スチームタービンにおけるそれぞれのタービンは、ケーシング内部のロータを中心に固定翼と回転翼とを備えており、スチームが固定翼と回転翼を通過しながらロータを回転させて発電機を駆動させることができる。
【０００６】
この時、ガスタービンとスチームタービンは、固定体（固定翼）に対して回転体（ロータ）が相対的に回転する構造であるので、固定体と回転体との間の間隙に高温、高圧の流体漏れが発生し、このような流体漏れは、動力損失によるエネルギー効率低下の一原因となっており、前記回転体と固定体との間の間隙で発生する流体漏れを減少させるための努力が持続的に行われている。
【０００７】
流体漏れを最小化するためには、優先的に固定体と回転体との間の間隙を最小化しなければならないが、間隙を狭めるのにも様々な制約が発生する。
【０００８】
例えば、間隙が狭すぎる場合には、回転体が軸回転する時、回転体と固定体が相互間で干渉を起こしてラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）による振動が発生し、これはタービンに重大な損傷を起こしてしまう。
【０００９】
一方、スチームタービンは、ボイラから流入する高温のスチームが回転体と固定体に熱を加えるため、運転および起動停止の際、位置によって数ｍｍ〜数十ｍｍまで膨張または収縮する。この時、回転体と固定体は、素材の特性が異なって差等膨張するだけでなく、タービンの構造によって膨張する方向も異なって回転体と固定体とが運転中に干渉を起こしてラビングが発生したりする。
【００１０】
従来は、通常ラビリンスシール（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ  ｓｅａｌ）を適用してシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）し、最近はラビリンスシールにブラシ（ｂｒｕｓｈ）を結合したブラシシール（ｂｒｕｓｈ  ｓｅａｌ）を適用して、固定体と回転体との間の間隙を無くし、柔軟に互いに接触する形態でシーリングする技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＵＳ６７９０００１Ｂ２（２００４年９月１４日登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施形態は、回転体と、前記回転体を囲むブラシシールアセンブリのシーリング安全性の向上によりガスタービンの安定した作動と出力向上を図ろうとする。
【００１３】
本発明の実施形態は、ガスタービンに備えられたロータを囲むブラシシールアセンブリのシーリング安全性と、ブラシシールアセンブリを構成する構成要素の変形と応力集中による問題点を最小化しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリは、ケーシング（１５）の内部で回転する回転体（２）の外周面を囲んで位置し、前記回転体（２）に向かって傾斜して延びたブラシ部（１０）と、前記ブラシ部（１０）と密着して支持し、前記回転体（２）に対して傾斜して延びた支持ブラシ部（２０）と、前記ブラシ部（１０）と前記支持ブラシ部（２０）が部分挿入された状態で囲んで支持する支持部（３０）とを含む。
【００１５】
前記支持部（３０）は、前記ブラシ部（１０）の側面と部分的に接触する第１支持部（３２）と、前記ブラシ部（１０）と密着した反対側の前記支持ブラシ部（２０）の他側を支持する第２支持部（３４）と、前記第１支持部（３２）と前記第２支持部（３４）との間に位置し、前記ブラシ部（１０）と前記支持ブラシ部（２０）を同時に支持する第３支持部（３６）とを含む。
【００１６】
前記第１支持部（３２）は、前記第３支持部（３６）と密着した区間に形成された第１傾斜部（３２ａ）と、前記第１傾斜部（３２ａ）が前記回転体（２）に向かって延びた端部で前記ブラシ部（１０）と部分接触するように延びた第１折曲部（３２ｂ）と、前記第１折曲部（３２ｂ）の延びた端部から前記ブラシ部（１０）の外側に延び、端部が前記回転体（２）に向かって垂直に折曲げられた第２折曲部（３２ｃ）とを含み、前記第１傾斜部（３２ａ）は、前記ブラシ部（１０）の前方に向かって傾斜する。
【００１７】
前記第１支持部（３２）は、前記ブラシ部（１０）に流入する高圧の流体を前記回転体（２）と隣接した前記ブラシ部（１０）の端部にガイドするために、前面から前記回転体（２）に向かって傾斜した流体ガイド部（３２ｄ）を含む。
【００１８】
前記第３支持部（３６）は、前記第１傾斜部（３２ａ）と対向して対応する長さで接触する第３傾斜部（３６ａ）と、前記ブラシ部（１０）に向かって延びた第３傾斜部（３６ａ）の延びた端部で前記ブラシ部（１０）の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部（３６ｂ）と、前記第３折曲部（３６ｂ）の折曲げられた端部で前記支持ブラシ部（２０）の外側と面接触して回転体（２）の軸方向に延びた第４延長部（３６ｃ）と、前記第４延長部（３６ｃ）の延びた端部から前記支持ブラシ部（２０）の半径方向外側に延びた第５延長部（３６ｄ）と、前記第５延長部（３６ｄ）の延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部（３６ｅ）とを含み、前記第１折曲部（３２ｂ）と前記第３折曲部（３６ｂ）は、互いに対向して同一長さで延び、前記第４延長部（３６ｃ）は、前記支持ブラシ部（２０）の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する。
【００１９】
前記第２支持部（３４）は、前記第３支持部（３６）と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部（３４ａ）と、前記第２傾斜部（３４ａ）の延びた端部から前記支持ブラシ部（２０）に向かって延びた第１延長部（３４ｂ）と、前記第１延長部（３４ｂ）の端部で前記支持ブラシ部（２０）が部分挿入される溝部（３４ｃ）と、前記溝部（３４ｃ）で前記支持ブラシ部（２０）に対向して前記回転体（２）に向かって延びた第２延長部（３４ｄ）とを含む。
【００２０】
前記第２支持部（３４）は、前記支持ブラシ部（２０）を経由した流体が前記第２支持部（３４）を最短距離で経由して前記回転体（２）の軸方向に移動するように、前記第２延長部（３４ｄ）の延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部（３４ｅ）と、前記第３傾斜部（３４ｅ）の傾斜した端部から前記回転体（２）の軸方向に所定の長さで延びた第３延長部（３４ｆ）とを含み、前記第３延長部（３４ｆ）は、前記溝部（３４ｃ）が軸方向に延びた長さより長く延びる。
【００２１】
前記溝部（３４ｃ）は、前記回転体（２）の軸方向に形成され、前記溝部（３４ｃ）に前記支持ブラシ部（２０）が密着して挿入される。
【００２２】
前記ブラシ部（１０）は、第１傾斜角（α１）で前記回転体（２）に向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部（２０）は、第２傾斜角（α２）で前記回転体（２）に向かって傾斜し、前記第２傾斜角（α２）が前記第１傾斜角（α１）より傾斜角度が大きく傾斜し、前記ブラシ部（１０）は、前記回転体（２）の外周面と接触し、前記支持ブラシ部（２０）は、前記回転体（２）の外周面と離隔する。
【００２３】
前記支持ブラシ部（２０）は、所定の厚さと幅および長さを有するプレート形態であることを特徴とする。
【００２４】
前記ブラシ部（１０）と対向する前記第１支持部（３２）との間には、離隔した第１空間（Ｓ１）が形成され、前記支持ブラシ部（２０）と対向する前記第２支持部（３４）との間には、離隔した第２空間（Ｓ２）が形成される。
【００２５】
本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリは、タービンのケーシング（１５）の内部で回転するロータ（２ａ）の外周面を囲んで位置し、前記ロータ（２ａ）に向かって傾斜して延びたブラシ部（１００）と、前記ブラシ部（１００）と密着して前記ブラシ部（１００）を支持し、前記ロータ（２ａ）に対して傾斜して延びた支持ブラシ部（２００）と、前記ブラシ部（１００）と前記支持ブラシ部（２００）を支持する支持部（３００）とを含むが、前記支持ブラシ部（２００）は、前記ロータ（２ａ）に向かって延びた長さが、前記ブラシ部（１００）に向かって延びた長さより長く延びていることを特徴とする。
【００２６】
前記支持部（３００）は、前記ブラシ部（１００）の側面と部分的に接触する第１支持部（３２０）と、前記ブラシ部（１００）と密着した反対側の前記支持ブラシ部（２００）の他側を支持する第２支持部（３４０）と、前記第１支持部（３２０）と前記第２支持部（３４０）との間に位置し、前記ブラシ部（１００）と前記支持ブラシ部（２００）を同時に支持する第３支持部（３６０）とを含む。
【００２７】
前記第１支持部（３２０）は、前記第３支持部（３６０）と密着した区間に形成された第１傾斜部（３２０ａ）と、前記第１傾斜部（３２０ａ）が前記ロータ（２ａ）に向かって延びた端部で前記ブラシ部（１００）と部分接触するように延びた第１折曲部（３２０ｂ）と、前記第１折曲部（３２０ｂ）の延びた端部から前記ブラシ部（１００）の外側に延び、端部が前記ロータ（２ａ）に向かって垂直に折曲げられた第２折曲部（３２０ｃ）とを含み、前記第１傾斜部（３２０ａ）は、前記ブラシ部（１００）の前方に向かって傾斜し、前記第１支持部（３２０）は、前記ブラシ部（１００）に流入する高圧の流体を前記ロータ（２ａ）と隣接した前記ブラシ部（１００）の端部にガイドするために、前面から前記ロータ（２ａ）に向かって傾斜した流体ガイド部（３２０ｄ）を含む。
【００２８】
前記ブラシ部（１００）と対向する前記第１支持部（３２０）との間には、離隔した第１空間（Ｓ１）が形成され、前記支持ブラシ部（２００）と対向する前記第２支持部（３４０）との間には、離隔した第２空間（Ｓ２）が形成される。
【００２９】
前記第３支持部（３６０）は、前記第１傾斜部（３２０ａ）と対向して対応する長さで接触する第３傾斜部（３６０ａ）と、前記ブラシ部（１００）に向かって延びた第３傾斜部（３６０ａ）の延びた端部で前記ブラシ部（１００）の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部（３６０ｂ）と、前記第３折曲部（３６０ｂ）の折曲げられた端部で前記支持ブラシ部（２００）の外側と面接触してロータ（２ａ）の軸方向に延びた第４延長部（３６０ｃ）と、前記第４延長部（３６０ｃ）の延びた端部から前記支持ブラシ部（２００）の半径方向外側に延びた第５延長部（３６０ｄ）と、前記第５延長部（３６０ｄ）の延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部（３６０ｅ）とを含み、前記第１折曲部（３２０ｂ）と前記第３折曲部（３６０ｂ）は、互いに対向して同一長さで延び、前記第４延長部（３６０ｃ）は、前記支持ブラシ部（２００）の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する。
【００３０】
前記第２支持部（３４０）は、前記第３支持部（３６０）と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部（３４０ａ）と、前記第２傾斜部（３４０ａ）の延びた端部から前記支持ブラシ部（２００）に向かって延びた第１延長部（３４０ｂ）と、前記第１延長部（３４０ｂ）の端部で前記支持ブラシ部（２００）が部分挿入される溝部（３４０ｃ）と、前記溝部（３４０ｃ）で前記支持ブラシ部（２００）に対向して前記回転体（２）に向かって延びた第２延長部（３４０ｄ）とを含み、前記第２支持部（３４０）は、前記支持ブラシ部（２００）を経由した流体が前記第２支持部（３４０）を最短距離で経由して前記ロータ（２ａ）の軸方向に移動するように、前記第２延長部（３４０ｄ）の延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部（３４０ｅ）と、前記第３傾斜部（３４０ｅ）の傾斜した端部から前記ロータ（２ａ）の軸方向に所定の長さで延びた第３延長部（３４０ｆ）とを含み、前記第２支持部（３４０）は、前記第１支持部（３２０）より前記ロータ（２ａ）の軸方向で延びた長さが長く延びる。
【００３１】
前記ブラシ部（１００）は、第１傾斜角（α１）で前記ロータ（２ａ）に向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部（２００）は、第２傾斜角（α２）で前記ロータ（２ａ）に向かって傾斜し、前記第２傾斜角（α２）が前記第１傾斜角（α１）より傾斜角度が大きく傾斜し、前記支持ブラシ部（２００）は、所定の厚さと幅および長さを有するプレート形態であることを特徴とする。
【００３２】
前記支持ブラシ部（２００）は、前記ロータ（２ａ）の半径方向に互いに異なる熱膨張率を有する材質からなる。
【００３３】
前記支持ブラシ部（２００）は、前記支持部（３００）から前記ロータ（２ａ）に向かって第１長さで延び、第１熱膨張率を有する第１支持ブラシ（２１０）と、前記第１支持ブラシ（２１０）が前記ロータ（２ａ）に向かって延びた端部から前記ロータ（２ａ）の外周面に向かって第２長さで延び、第２熱膨張率を有する第２支持ブラシ（２２０）とを含み、前記第２支持ブラシ（２２０）は、前記第１支持ブラシ（２１０）より小さい熱膨張率を有するように構成され、前記支持ブラシ部（２００）は、前記ケーシング（１５）から前記ロータ（２ａ）へいくほど厚さが減少することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の実施形態は、回転体またはロータと接触するブラシ部が熱と摩耗に持続的に露出する条件でも、変形を最小化することができて、耐久性が向上し、安定したシーリングを図ることができる。
【００３５】
本発明の実施形態は、ロータに接触したブラシシールが高圧の流体によって撓む場合でも、支持ブラシ部がこれを安定的に支持可能で、前記ブラシ部の破損または変形を最小化することができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、ブラシ部によってロータの外側に局所的な跡または固着が発生せず、前記ロータの振動発生を最小化することができて、ガスタービンの効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービンを示す断面図、
【図２】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリを示す斜視図、
【図３】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリの分解図、
【図４】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリの正面図、
【図５】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリに加えられた流体の圧力を支持分散する状態を示す図、
【図６】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリの側面図、
【図７】回転体に向かって配置されたブラシシールアセンブリの他の実施形態を示す図、
【図８】回転体に向かって配置されたブラシシールアセンブリの他の実施形態を示す図、
【図９】本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリがケーシングの内側に位置した状態を示す断面図、
【図１０】本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリを示す斜視図、
【図１１】本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリの分解図、
【図１２】本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリの正面図、
【図１３】本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリの側面図、
【図１４】本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリがガスタービンに適用された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリに関する説明に先立って、前記ブラシシールアセンブリが設けられるガスタービンの基本構成について説明する。参照として、図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービンを示す断面図であり、図２は、本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリを示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリの分解図であり、図４は、本発明の一実施形態に係るブラシシールアセンブリの正面図である。
【００３９】
まず、添付した図１を参照して、本実施形態に係るブラシシールアセンブリが設けられるガスタービンの主要構成について説明する。
【００４０】
ガスタービンは、外形をなすケーシング１５が備えられ、前記ケーシング１５の後側には、タービンを通過した燃焼ガスの排出されるディフューザが備えられる。そして、前記ディフューザの前側に、圧縮された空気を受けて燃焼させる燃焼器１１が配置される。
【００４１】
空気の流れ方向を基準として説明すれば、前記ケーシング１５の上流側に圧縮機セクション１２が位置し、下流側にタービンセクション１３が備えられる。
【００４２】
前記圧縮機セクション１２と前記タービンセクション１３との間には、前記タービンセクション１３で発生した回転トルクを前記圧縮機セクションに伝達するトルク伝達部材としてのトルクチューブ１４が備えられる。
【００４３】
前記圧縮機セクション１２には、複数（例えば１４枚）の圧縮機ロータディスクが備えられ、前記それぞれの圧縮機ロータディスクは、タイロッドによって軸方向に離隔しないように締結される。
【００４４】
前記それぞれの圧縮機ロータディスクの中央を前記タイロッドが貫通した状態で互いに軸方向に沿って整列されている。前記圧縮機ロータディスクの外周部近傍には、隣り合うロータディスクに相対回転不可能に結合されるフランジが軸方向に突出して形成される。
【００４５】
前記圧縮機ロータディスクの外周面には、複数のブレードが放射状に結合されている。前記それぞれのブレードは、ダブテール部を備え、前記圧縮機ロータディスクに締結される。
【００４６】
ダブテール部の締結方式は、タンジェンシャルタイプ（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｔｙｐｅ）と、アキシャルタイプ（ａｘｉａｌ  ｔｙｐｅ）とがある。これは商用のガスタービンの必要構造に応じて選択可能である。場合によっては、前記ダブテール以外の他の締結装置を用いて前記ブレードをロータディスクに締結することができる。
【００４７】
前記タイロッドは、前記複数の圧縮機ロータディスクの中心部を貫通するように配置されており、一側端部は最上流側に位置した圧縮機ロータディスク内に締結され、他側端部は前記トルクチューブに固定される。
【００４８】
前記タイロッドの形態は、ガスタービンによって多様な構造からなってもよいので、必ずしも図１に提示された形態に限定されない。
【００４９】
１つのタイロッドがロータディスクの中央部を貫通する形態を有してもよく、複数のタイロッドが円周状に配置される形態を有してもよいし、これらの混用も可能である。
【００５０】
図示しないが、ガスタービンの圧縮機には、流体の圧力を高めてから、燃焼器の入口に入る流体の流動角を設計流動角に合わせるために、ディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）の次の位置に案内羽根の役割を果たすベーンが設けられ、これをデスワーラー（ｄｅｓｗｏｒｌｅｒ）という。
【００５１】
前記燃焼器１１では、流入した圧縮空気を燃料と混合、燃焼させて、高いエネルギーの高温、高圧燃焼ガスを作り、等圧燃焼過程で燃焼器およびタービン部品が耐えられる耐熱限度まで燃焼ガス温度を高める。
【００５２】
ガスタービンの燃焼システムを構成する燃焼器は、セル状に形成されるケーシング内に複数配列され、燃焼器は、燃料噴射ノズルなどを含むバーナ（Ｂｕｒｎｅｒ）と、燃焼室を形成する燃焼器ライナ（Ｃｏｍｂｕｓｔｅｒ  Ｌｉｎｅｒ）と、燃焼器とタービンとの連結部となるトランジションピース（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｐｉｅｃｅ）とを含んで構成される。
【００５３】
具体的に、前記ライナは、燃料ノズルによって噴射される燃料が圧縮機の圧縮空気と混合されて燃焼される燃焼空間を提供する。このようなライナは、空気と混合された燃料が燃焼される燃焼空間を提供する火炎筒と、火炎筒を囲みながら環状空間を形成するフロースリーブとを含むことができる。また、ライナの前端には燃料ノズルが結合され、側壁には点火プラグが結合される。
【００５４】
一方、ライナの後端には、点火プラグによって燃焼される燃焼ガスをタービン側に送ることができるように、トランジションピースが連結される。
【００５５】
前記トランジションピースは、燃焼ガスの高い温度による破損が防止されるように、外壁部が圧縮機から供給される圧縮空気によって冷却される。
【００５６】
このために、前記トランジションピースには、空気を内部に噴射させることができるように、冷却のためのホールが用意され、圧縮空気はホールを通して内部にある本体を冷却させた後、ライナ側に流動する。
【００５７】
前記ライナの環状空間には、前述のトランジションピースを冷却させた冷却空気が流動し、ライナの外壁には、フロースリーブの外部から圧縮空気がフロースリーブに用意される冷却ホールを通して冷却空気として提供されて衝突し得る。
【００５８】
一方、一般的に、タービンでは、燃焼器から出た高温、高圧の燃焼ガスが膨張しながら、タービンの回転翼に衝動、反動力を与えて機械的なエネルギーに変換する。
【００５９】
タービンから得た機械的エネルギーは圧縮機で空気を圧縮するのに必要なエネルギーとして供給され、残りは発電機を駆動するのに用いられて電力を生産する。
【００６０】
前記タービンには、車室内に複数の静翼および動翼が交互に配置形成されて構成されており、燃焼ガスによって動翼を駆動させることにより、発電機が連結される出力軸を回転駆動させている。
【００６１】
このために、前記タービンセクション１３には、複数のタービンロータディスクが備えられる。前記それぞれのタービンロータディスクは、基本的には前記圧縮機ロータディスクと類似の形態を有する。
【００６２】
したがって、前記タービンロータディスクも、隣り合うタービンロータディスクと結合されるためのフランジを備え、放射状に配置される複数のタービンブレードも含む。前記タービンブレードも、ダブテール方式で前記タービンロータディスクに結合される。
【００６３】
前記のような構造を有するガスタービンにおいて、流入した空気は圧縮機セクション１２で圧縮され、燃焼器１１で燃焼された後、タービンセクション１３に送られてタービンを駆動し、ディフューザを通して大気中に排出される。
【００６４】
以下、ブラシシールアセンブリが回転体に設けられた状態を基準として図面を参照して説明する。
【００６５】
添付した図１〜図６を参照すれば、本実施形態に係るブラシシールアセンブリ１は、ケーシング１５の内部で回転する回転体２の外周面を囲んで位置し、前記回転体２に向かって傾斜して延びたブラシ部１０と、前記ブラシ部１０と密着して支持し、前記回転体２に対して傾斜して延びた支持ブラシ部２０と、前記ブラシ部１０と前記支持ブラシ部２０が部分挿入された状態で囲んで支持する支持部３０とを含む。
【００６６】
前記回転体２は、ケーシング１５の内側中央を経由して所定の長さで延びるが、前記ケーシング１５は、半球形状からなって上下方向に互いに対向して組立てられる。
【００６７】
前記回転体２は、前記ケーシング１５の内側中央を経由して所定の長さで延び、前記回転体２の軸方向に沿って複数の構成品が設けられる。
【００６８】
前記回転体２は、一例として、ターボ装置に備えられるが、必ずしも限定しない。
【００６９】
本実施形態は、ブラシ部１０が前記回転体２に対して図示の配置関係をもって位置し、前記回転体２は、矢印方向に所定の速度で回転する。
【００７０】
そして、本実施形態は、ブラシシールアセンブリ１を基準として、左側は高圧の圧力状態ＰＨが維持され、右側は低圧の圧力状態ＰＬが維持される。
【００７１】
すなわち、高圧の流体は前記回転体２の軸方向に沿って移動する場合、前記ブラシ部１０と前記支持ブラシ部２０を経由して移動するが、前記ブラシシールアセンブリ１と回転体２との間に離隔した間隙を通して発生する流体漏れを最小限に維持させて、不必要な動力損失およびエネルギーの効率低下を図ることができる。
【００７２】
本実施形態は、前記ブラシ部１０と支持ブラシ部２０を介してシーリングが行われるが、前記ブラシ部１０と前記支持ブラシ部２０は、それぞれ互いに異なる角度で前記回転体２に向かって延びる。
【００７３】
一例として、前記ブラシ部１０は、前記回転体２の回転方向に傾斜して配置される。前記ブラシ部１０が傾斜する理由は、前記支持ブラシ部２０の離隔した空間にブラシ部１０が流入する現象を防止するためである。
【００７４】
すなわち、前記回転体２が矢印方向に回転しながら前記ブラシ部１０と摩擦が発生し、前記ブラシ部１０は、前記回転体２の半径方向に加圧力を受ける。
【００７５】
前記加圧力は前記ブラシ部１０に持続的な摩擦と応力集中による変形を誘発し、前記ブラシシールアセンブリ１を経由する流体のシーリングを不安定に誘発し得る。
【００７６】
本実施形態は、流体が前記ブラシシールアセンブリ１を経由する時、前記ブラシ部１０に加えられる摩擦と応力集中を後述の支持ブラシ部２０を介して最小化して前記ブラシ部１０の変形を予防し、シーリング効果をより向上させ、不必要な振動を最小化しようとする。
【００７７】
これについてより詳細に説明すれば、流体は回転体２の軸方向に沿って矢印方向に移動し、前記ブラシ部１０に高圧の流体が供給される。前記ブラシ部１０は、回転体２の外周面と接触した状態が維持され、前記回転体２が矢印方向（時計方向）に回転する場合、前記ブラシ部１０は、前記回転体２の半径方向に加圧される。
【００７８】
前記ブラシ部１０は、柔軟な材質からなるので、回転体２と接触した条件で前記回転体２が回転する場合、半径方向に曲がり、流体の圧力によって前記支持ブラシ部２０に向かって撓む。
【００７９】
この時、前記ブラシ部１０は、前記支持ブラシ部２０と接触しながら前記ブラシ部１０が前記回転体２の半径方向に過度に曲がることなく回転体２と一定の間隙を維持することができる。
【００８０】
本実施形態に係るブラシ部１０は、直径が０．２ｍｍ〜０．２６ｍｍの間から選択されるいずれか１つの直径で構成される。好ましくは、長さが２０ｍｍ〜２３ｍｍから選択されるいずれか１つの長さで構成される。
【００８１】
本発明のブラシ部１０は、前述の長さと直径で延びる場合、相対的に大きい直径を有する従来のブラシ部に比べて高温の温度条件と、回転体２との摩擦が発生する条件と対比すれば低い応力集中と摩耗が減少し、位置による不規則な摩耗量も最小化できる。
【００８２】
特に、本実施形態は、前記ブラシ部１０の直径が従来に比べて小さく形成されるので、回転体２との接触による加圧力による応力集中が、直径の太く形成された従来のブラシ部に比べて少なく発生する。この場合、ブラシ部１０は、応力集中による破損または変形が最小化できる。
【００８３】
また、本実施形態に係るブラシ部１０は、回転体２と接触した端部が高温の流体による温度条件と回転する回転体２との摩擦によって前記回転体２の外周面に変形を誘発しないので、前記回転体２の安定した作動を図ることができる。
【００８４】
本実施形態に係る支持ブラシ部２０は、回転体２の外周面から離隔して位置するので、前記回転体２との直接的な接触による摩擦が発生しない。また、前記支持ブラシ部２０が位置した所は、低温低圧状態の流体が移動するので、変形または応力集中による問題点の発生も最小化される。
【００８５】
本実施形態に係る支持部についてより詳細に説明する。
【００８６】
支持部３０は、前記ブラシ部１０の側面と部分的に接触する第１支持部３２と、前記ブラシ部１０と密着した反対側の前記支持ブラシ部２０の他側を支持する第２支持部３４と、前記第１支持部３２と前記第２支持部３４との間に位置し、前記ブラシ部１０と前記支持ブラシ部２０を同時に支持する第３支持部３６とを含む。
【００８７】
支持部３０は、図面を基準として、流体の移動方向に沿って左側から第１支持部３２と第３支持部３６と第２支持部３４とが相互間に密着する。
【００８８】
本実施形態に係る第１支持部３２は、前記第３支持部３６と密着した区間に形成された第１傾斜部３２ａと、前記第１傾斜部３２ａが前記回転体２に向かって延びた端部で前記ブラシ部１０と部分接触するように延びた第１折曲部３２ｂと、前記第１折曲部３２ｂの延びた端部から前記ブラシ部１０の外側に延び、端部が前記回転体２に向かって垂直に折曲げられた第２折曲部３２ｃとを含む。
【００８９】
第１傾斜部３２ａは、支持部３０に加えられる流体の高圧の圧力を密着した第３支持部３６に分散させるために形成される。第１傾斜部３２ａは、第３支持部３６との接触面積の増加によって支持部３０の円周方向でより面積の増加による外力をより安定的に支持することができる。前記第１傾斜部３２ａは、傾斜角度を特に限定しないが、直角よりは小さい角度で傾斜する。
【００９０】
前記第１傾斜部３２ａは、前記ブラシ部１０の前方に向かって傾斜するので、流体の圧力変動による加圧力が傾斜区間に加えられる場合、ブラシ部１０に最小限の影響を及ぼしながら分散する。したがって、前記ブラシ部１０に直接的に加えられる流体の加圧力は回転体２と接触した区間に限定され、半径方向全体に及ぼす影響は減少するので、揺れまたは振動発生が最小化できる。
【００９１】
ブラシ部１０は第１折曲部３２ｂに前面一側が安定的に支持され、残りの区間は第３支持部３６によって支持される。
【００９２】
第２折曲部３２ｃは、回転体２に向かって延びるが、延びた端部が回転体２と直接的には接触せず、図示のような離隔間隔が維持される。流体は前記回転体２と前記第２折曲部３２ｃの延びた端部との間の離隔間隔に移動して、ブラシ部１０に移動する。
【００９３】
前記第１支持部３２は、前記ブラシ部１０に流入する高圧の流体を前記回転体２と隣接した前記ブラシ部１０の端部にガイドするために、前面から前記回転体２に向かって傾斜した流体ガイド部３２ｄを含む。
【００９４】
前記流体ガイド部３２ｄは、流体の移動方向を矢印方向に案内するが、一例として、回転体２の半径方向外側から内側に案内することができる。この場合、流体は回転体２の外周面に一部が移動し、軸方向に沿って移動する移動流れとともに混合され、ブラシ部１０と支持ブラシ部２０を経由して第２支持部３４に移動する。
【００９５】
このように、流体の移動方向を回転体２の軸方向に沿って一定に誘導してブラシ部１０と支持ブラシ部２０を経由させると、前記回転体２の外周面で剥離することなく軸方向に沿って前記流体が安定的に移動できる。
【００９６】
また、前記流体の移動流れが安定化して、ブラシ部１０または支持ブラシ部２０の揺れまたは振動発生による問題点が最小化される。
【００９７】
前記ブラシ部１０と対向する前記第１支持部３２との間には、離隔した第１空間Ｓ１が形成される。前記第１空間Ｓ１は、前述の流体ガイド部３２ｄを通して移動方向が案内された流体中の一部が流入する空間を提供する。
【００９８】
前記第１空間Ｓ１は、ブラシ部１０に向かって直接的に高圧の圧力を有する流体の直接的な衝突を最小化させて、前記ブラシ部１０の揺れおよび振動発生を最小化することができる。
【００９９】
また、流体が第１空間Ｓ１に流入する場合、一部の流体はブラシ部１０に向かって移動し、残りの流体は半径方向外側に移動した後に、回転体２に向かって圧力が減少してから下降して、軸方向に沿って移動する。
【０１００】
本実施形態に係る第３支持部３６は、前記第１傾斜部３２ａと対向して対応する長さで接触する第３傾斜部３６ａと、前記ブラシ部１０に向かって延びた第３傾斜部３６ａの延びた端部で前記ブラシ部１０の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部３６ｂと、前記第３折曲部３６ｂの折曲げられた端部で前記支持ブラシ部２０の外側と面接触して回転体２の軸方向に延びた第４延長部３６ｃと、前記第４延長部３６ｃの延びた端部から前記支持ブラシ部２０の半径方向外側に延びた第５延長部３６ｄと、前記第５延長部３６ｄの延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部３６ｅとを含む。
【０１０１】
第３支持部３６は、第１支持部３２と第２支持部３４との間に位置し、ブラシ部１０と支持ブラシ部２０を同時に安定的に高圧の流体が移動する条件で安定したシーリングを図ることができる。
【０１０２】
前記第１折曲部３２ｂと前記第３折曲部３６ｂは、互いに対向して同一長さで延びるので、特定位置で離隔した空間が存在せず、相互間に密着した状態が安定的に維持される。
【０１０３】
第４延長部３６ｃは、支持ブラシ部２０の軸方向に延びるが、前記支持ブラシ部２０の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する。
【０１０４】
前記第４延長部３６ｃが前述の長さで延びる場合、支持ブラシ部２０に対する安定した支持が可能になり、前記第１支持部３２との密着した結合状態も安定的に維持される。
【０１０５】
第５延長部３６ｄは、第３支持部３６の半径方向外側に所定の長さで延び、後述の第２支持部３４に向かって端部の傾斜した第４傾斜部３６ｅが所定の長さで延びる。
【０１０６】
第３支持部３６は、第３傾斜部３６ａと第５延長部３６ｄが対称に形成されておらず、高圧の流体による加圧力が加えられる場合でも、密着した第１支持部３２と第２支持部３４に応力が支持分散可能であり、特定位置に応力集中が発生する現象が最小化される。
【０１０７】
したがって、高圧の圧力を有する流体がブラシ部１０と支持ブラシ部２０を経由する条件でも、不必要な振動発生を最小化することができ、揺れによるノイズ発生を抑制することができる。
【０１０８】
また、ブラシ部１０または支持ブラシ部２０が回転体２と直接間接的な摩擦による変形も最小化可能で、長期間使用する場合にも変形発生が最小化できる。
【０１０９】
第４傾斜部３６ｅは、前述の第３傾斜部３６ａと異なる方向に傾斜するので、外力がそれぞれ前記第３傾斜部３６ａに加えられる場合と、第４傾斜部３６ｅに加えられる場合とで、拡散する方向と位置が互いに異なる。
【０１１０】
この場合、外力は相互間に重畳することなく隣り合う構成品に拡散と同時に支持されるのが、不必要な応力集中を最小化するのに最も有利であり、本実施形態は、前述の構成によって応力集中を最小化し、安定した支持分散を図ることができる。
【０１１１】
本実施形態に係る第２支持部３４は、前記第３支持部３６と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部３４ａと、前記第２傾斜部３４ａの延びた端部から前記支持ブラシ部２０に向かって延びた第１延長部３４ｂと、前記第１延長部３４ｂの端部で前記支持ブラシ部２０が部分挿入される溝部３４ｃと、前記溝部３４ｃで前記支持ブラシ部２０と対向して前記回転体２に向かって延びた第２延長部３４ｄとを含む。
【０１１２】
第２傾斜部３４ａは、第４傾斜部３６ｅと所定の長さで互いに対向して密着し、流体の移動による外力が加えられる場合、密着した区間から周辺に応力を支持および拡散させて、特定位置に応力が集中する現象を最小化することができる。
【０１１３】
前記流体の移動による外力が加えられる場合、半径方向に応力を一部伝達し、隣り合う第２傾斜部３４ａと第４傾斜部３６ｅまたは第５延長部３６ｄを通して伝達および支持することができる。
【０１１４】
第１延長部３４ｂは、支持ブラシ部２０に向かって延び、第３支持部３６の後面に密着して外力を支持するので、支持ブラシ部２０の安定した支持を図ることができる。
【０１１５】
前記溝部３４ｃは、前記回転体２の軸方向に形成され、前記支持ブラシ部２０が密着して挿入される。支持ブラシ部２０は、回転体２に向かって延びた部分の一部が溝部３４ｃに挿入されるので、回転体２の軸方向に加えられる外力の一部を溝部３４ｃに誘導して支持分散させることができる。この場合、第２支持部３４は、支持ブラシ部２０に加えられる外力を、図面を基準として半径方向の中央上部位置に集中させて、回転体２と隣接した位置に外力が集中する現象を最小化することができる。
【０１１６】
したがって、第２支持部３４は、支持ブラシ部２０を外力から安定的に支持し、特定位置に集中する現象を最小化することができる。
【０１１７】
第２延長部３４ｄは、回転体２に向かって延びるが、図示のような所定の間隔で離隔して端部が位置するので、流体は前記間隔で移動する。
【０１１８】
前記第２支持部３４は、前記支持ブラシ部２０を経由した流体が前記第２支持部３４を最短距離で経由して前記回転体２の軸方向に移動するように、前記第２延長部３４ｄの延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部３４ｅと、前記第３傾斜部３４ｅの傾斜した端部から前記回転体２の軸方向に所定の長さで延びた第３延長部３４ｆとを含む。
【０１１９】
前記第３傾斜部３４ｅは、流体の移動による安定性と乱流発生を最小化するために、図示のような角度と形態で構成される。
【０１２０】
第３傾斜部３４ｅは、流体の移動方向を矢印方向に案内するが、一例として、回転体２の半径方向内側から外側に案内することができる。この場合、流体は回転体２の軸方向で密着するよりは、半径方向外側に一部分離されて軸方向に沿って移動する。
【０１２１】
したがって、流体は支持ブラシ部２０を経由した後には、回転体２の軸方向に沿って安定的に移動できる。
【０１２２】
このように、流体が回転体２の軸方向に沿って移動する間、ブラシ部１０と支持ブラシ部２０を経由する時に発生する振動および騒音が最小化されるように、支持部３０の細部構成を図示のように構成する場合、回転体２の外周面に沿って一定の移動流れが誘発可能で、剥離することなく軸方向に沿って前記流体が安定的に移動できる。
【０１２３】
前記第３延長部３４ｆは、前記溝部３４ｃが軸方向に延びた長さより長く延びるので、支持ブラシ部２０を経由した流体は前記第３延長部３４ｆの延びた方向に沿って、図面を基準として低圧領域に向かって安定的に移動できる。
【０１２４】
前記支持ブラシ部２０と対向する前記第２支持部３４との間には、離隔した第２空間Ｓ２が形成される。
【０１２５】
前記第２離隔空間Ｓ２は、前述の第１離隔空間Ｓ１よりは小さく形成されるが、高圧の流体が支持ブラシ部２０を経由して第２支持部３４に移動する場合には、第１離隔空間Ｓ１より少ない空間にも流体の移動による流動空間を提供して安定した移動を図ることができる。
【０１２６】
前記支持ブラシ部２０は、回転体２の軸方向に延びた幅Ｗと、前記回転体２の半径方向に延びた長さＬと、前記回転体２の円周方向に延びた厚さｔを有するプレートに形成される。
【０１２７】
支持ブラシ部２０は、金属または非金属材質で構成され、高圧の流体が経由して移動する場合にも、長さ方向で揺れる問題点が最小化される。したがって、前記支持ブラシ部２０は、ブラシ部１０に対する安定した支持と同時に、回転体２と一定の間隔が維持可能で、シーリング安定性も向上する。
【０１２８】
ブラシ部１０は、高温の温度を有する流体が供給される場合、前記回転体２と接触した条件が維持されるのが、シーリング安全性が向上する。この場合、ブラシ部１０は、高温の流体が回転体２に沿って移動するガスタービンに適用させて使用される。
【０１２９】
また、前記ブラシ部１０は、前述の高温の流体より相対的に低温の流体が移動するスチームタービンに適用させて使用できる。前記スチームタービンは、初期温度が低く、前記回転体２が回転する場合、特定温度に上昇するので、前記回転体２と接触しない条件でも使用可能である。この場合、スチームタービン内部の温度が上昇すると、回転体にブラシ部が接触する。
【０１３０】
したがって、本発明は、前記ブラシ部１０が設けられる対象物の温度条件に応じて、回転体と接触または非接触の状態で使用可能である。
【０１３１】
前記ブラシ部１０は、同一の直径と長さおよび間隔で独立して配置された複数の単位ブラシで構成されるか、複数の単位ブラシが１つの群をなして前記回転体２に向かって配置されたいずれか１つの構成からなる。
【０１３２】
例えば、ブラシ部１０が独立した単位ブラシで構成される場合、ケーシングの円周方向に沿って所定の間隔で複数個配置され、前記ブラシ部１０はケーシングの内側に溶接される。
【０１３３】
また、複数の単位ブラシが１つの群をなす場合、ケーシングの円周方向に沿って複数の群からなるブラシ部が設けられる。この場合、特定位置に位置したブラシ部１０が変形したり摩耗する場合、当該位置に位置する。
【０１３４】
前述の支持部３０は、半円形状または特定曲率を有するラウンド形状のいずれか１つの形態で構成される。特に、ケーシング１５の内側形状と対応する形態で構成されるのが、作業者が設置しやすくなって作業性が向上する。
【０１３５】
本実施形態は、ブラシ部１０と支持ブラシ部２０と支持部３０とが備えられたブラシシールアセンブリを有するガスタービンに適用させて使用することができる。
【０１３６】
ガスタービンは、高圧の流体が回転体２の軸方向に移動し、これに対するシーリングのための用途にブラシシールアセンブリが用いられる。
【０１３７】
添付した図６を参照すれば、本実施形態に係るブラシ部１０は、第１傾斜角α１で前記回転体２に向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部２０は、第２傾斜角α２で前記回転体２に向かって傾斜し、前記第２傾斜角α２が前記第１傾斜角α１より傾斜角度が大きく傾斜する。
【０１３８】
前記ブラシ部１０と支持ブラシ部２０が傾斜する理由は、高圧の流体が前記ブラシ部１０と支持ブラシ部２０を経由して移動する時、前記ブラシ部１０が前記支持ブラシ部２０の離隔した空間に移動する問題を防止するためである。
【０１３９】
前記ブラシ部１０は、柔軟な材質で構成されるので、高圧の流体が前記ブラシ部１０を経由して支持ブラシ部２０に移動する場合、前記支持ブラシ部２０が位置した所に撓む。
【０１４０】
ブラシ部１０は、回転体２の半径方向に柔軟に曲がることが好ましいが、この場合、前記回転体２の軸方向にも柔軟に撓むことができる。
【０１４１】
本実施形態は、前記ブラシ部１０が支持ブラシ部２０方向に撓む場合、前記支持ブラシ部２０が前記ブラシ部１０を支持できるように構成して、前記ブラシ部１０の変形発生と応力集中現象を最小化することができる。
【０１４２】
本実施形態は、ブラシ部１０と支持ブラシ部２０が互いに異なる傾斜角で傾斜して設けられるので、前記ブラシ部１０が支持ブラシ部２０に向かって撓む場合、図面を基準として前記ブラシ部１０の右側が前記支持ブラシ部２０の左側とほとんど直接的に接触し、離隔した支持ブラシ部２０の隙間に流入しない。
【０１４３】
この場合、前記ブラシ部１０は、支持ブラシ部２０によって回転体２の軸方向で過度に撓むことなく安定的に支持された状態が維持される。また、高圧の流体はブラシシールアセンブリ１をそのまま経由せず、特定比率で移動量が調節される。
【０１４４】
本実施形態は、高圧の流体がブラシシールアセンブリ１を経由して移動する時、ブラシ部１０を介してシーリングが安定的に維持されることが最も好ましく、高圧の流体による変形を防止するために、支持ブラシ部２０を介して安定的に支持された状態を維持しようとする。
【０１４５】
本実施形態に係るブラシ部１０の第１傾斜角α１と前記支持ブラシ部２０の第２傾斜角α２は特に限定しないが、前記第１、第２傾斜角α１、α２は、３０度または３０度前後の角度で互いに傾斜して配置される。
【０１４６】
前記第１、第２傾斜角α１、α２は、前記ブラシ部１０が支持ブラシ部２０の間に移動しない角度の場合、前述の角度に限定しない。
【０１４７】
ブラシ部１０は、前述のような所定の直径を有する複数の単位ブラシで構成され、前記支持ブラシ部２０は、前記回転体２の軸方向に所定の幅で延びる。
【０１４８】
添付した図７〜図８を参照すれば、本実施形態に係るブラシ部１０は、回転体２の回転方向に傾斜して配置される。前記ブラシ部１０が傾斜する理由は、前記支持ブラシ部２０の離隔した空間にブラシ部１０が流入する現象を防止するためである。
【０１４９】
また、ブラシ部１０は、前述の図２と異なる方向に配置され、回転体２との一定の間隙を形成して安定したシーリングを図ることができる。
【０１５０】
本発明の他の実施形態に係るブラシシールアセンブリについて図面を参照して説明する。参照として、本実施形態は、ブラシシールアセンブリがガスタービンに設けられたと説明するが、スチームタービンまたはターボ装置にも設けられてもよいことを明らかにする。
【０１５１】
添付した図９〜図１３を参照すれば、本実施形態に係るブラシシールアセンブリ１ａは、タービンのケーシング１５の内部で回転するロータ２ａ（図７参照）の外周面を囲んで位置し、前記ロータ２ａに向かって傾斜して延びたブラシ部１００と、前記ブラシ部１００と密着して前記ブラシ部１００を支持し、前記ロータ２ａに対して傾斜して延びた支持ブラシ部２００と、前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００を支持する支持部３００とを含むが、前記支持ブラシ部２００は、前記ロータ２ａに向かって延びた長さが、前記ブラシ部１００に向かって延びた長さより長く延びていることを特徴とする。
【０１５２】
本実施形態に係るロータ２ａは、ケーシング１５の内側中央を経由して所定の長さで延びるが、前記ケーシング１５は、半球形状からなり、上下対向して互いに組立てられ、前記ロータ２ａの軸方向に沿って複数の構成品が設けられる。
【０１５３】
前記ケーシング１５は、図面の斜線部分に相当し、ブラシシールアセンブリ１ａが図示のように位置する。参照として、固定翼４と回転翼６とが前記ケーシング１５の内部に備えられる。
【０１５４】
前記ロータ２ａは、一例として、ターボ装置に備えられるが、必ずしも限定しない。
【０１５５】
本実施形態は、ブラシ部１００が前記ロータ２ａに対して図示の配置関係をもって位置し、前記ロータ２ａは、矢印方向に所定の速度で回転する。
【０１５６】
本実施形態は、ブラシシールアセンブリ１ａを基準として、左側は高圧の圧力状態ＰＨが維持され、右側は低圧の圧力状態ＰＬが維持される。
【０１５７】
すなわち、高圧の流体は前記ロータ２ａの軸方向に沿って移動する場合、前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００を経由して移動するが、前記ブラシシールアセンブリ１ａとロータ２ａとの間に離隔した間隙を通して発生する流体漏れを最小限に維持させて、不必要な動力損失およびエネルギーの効率低下を図ることができる。
【０１５８】
前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００と前記支持部３００は、前記ケーシングの内側に端部が固定される方式、または前記ケーシングの内側に位置し、挿入溝４１０が形成されたパッキングボディ４００に前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００と前記支持部３００が前記挿入溝４１０に挿入される方式のいずれか１つの方式で固定される。
【０１５９】
前記パッキングボディ４００は、半円形状またはリング形状または所定の長さを有するアーク形状のいずれか１つの形態が選択的に使用できる。
【０１６０】
本実施形態は、前記ブラシ部１００と支持ブラシ部２００を介してシーリングが行われるが、前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００は、それぞれ互いに異なる角度で前記ロータ２ａに向かって延びる。
【０１６１】
一例として、前記ブラシ部１００は、前記ロータ２ａの回転方向に傾斜して配置される。前記ブラシ部１００が傾斜する理由は、前記支持ブラシ部２００の離隔した空間にブラシ部１００が流入する現象を防止するためである。
【０１６２】
すなわち、前記ロータ２ａが矢印方向に回転しながら前記ブラシ部１００と摩擦が発生し、前記ブラシ部１００は、前記ロータ２ａの半径方向に加圧力を受ける。
【０１６３】
前記加圧力は前記ブラシ部１００に持続的な摩擦と応力集中による変形を誘発し、前記ブラシシールアセンブリ１ａを経由する流体のシーリングを不安定に誘発し得る。
【０１６４】
本実施形態は、流体が前記ブラシシールアセンブリ１ａを経由する時、前記ブラシ部１００に加えられる摩擦と応力集中を後述の支持ブラシ部２００を介して最小化して前記ブラシ部１００の変形を予防し、シーリング効果をより向上させ、不必要な振動を最小化しようとする。
【０１６５】
これについてより詳細に説明すれば、流体はロータ２ａの軸方向に沿って矢印方向に移動し、前記ブラシ部１００に高圧の流体が供給される。前記ブラシ部１００は、ロータ２ａの外周面と接触した状態が維持され、前記ロータ２ａが矢印方向（時計方向）に回転する場合、前記ブラシ部１００は、前記ロータ２ａの半径方向に加圧される。
【０１６６】
前記ブラシ部１００は、柔軟な材質からなるので、ロータ２ａと接触した条件で前記ロータ２ａが回転する場合、半径方向に曲がり、流体の圧力によって前記支持ブラシ部２００に向かって撓む。参照として、柔軟な材質は、高圧の流体と化学反応が発生しない金属または非金属材質が使用できる。
【０１６７】
この時、前記ブラシ部１００は、前記支持ブラシ部２００と接触しながら前記ブラシ部１００が前記ロータ２ａの半径方向に過度に撓むことなくロータ２ａと一定の間隙を維持することができる。
【０１６８】
本実施形態に係るブラシ部１００は、直径が０．２ｍｍ〜０．２６ｍｍの間から選択されるいずれか１つの直径で構成される。好ましくは、長さが２０ｍｍ〜２３ｍｍから選択されるいずれか１つの長さで構成される。
【０１６９】
本発明のブラシ部１００は、前述の長さと直径で延びる場合、相対的に大きい直径を有する従来のブラシ部に比べて高温の温度条件と、ロータ２ａとの摩擦が発生する条件と対比すれば低い応力集中と摩耗が減少し、位置による不規則な摩耗量も最小化できる。
【０１７０】
特に、本実施形態は、前記ブラシ部１００の直径が従来に比べて小さく形成されるので、ロータ２ａとの接触による加圧力による応力集中が、直径の太く形成された従来のブラシ部に比べて少なく発生する。この場合、ブラシ部１００は、応力集中による破損または変形が最小化できる。
【０１７１】
また、本実施形態に係るブラシ部１００は、ロータ２ａと接触した端部が高温の流体による温度条件と回転するロータ２ａとの摩擦によって前記ロータ２ａの外周面に変形を誘発しないので、前記ロータ２ａの安定した作動を図ることができる。
【０１７２】
本実施形態に係る支持ブラシ部２００は、ロータ２ａの外周面から離隔して位置するので、前記ロータ２ａとの直接的な接触による摩擦が発生しない。また、前記支持ブラシ部２００が位置した所は、低温低圧状態の流体が移動するので、変形または応力集中による問題点の発生も最小化される。
【０１７３】
本実施形態に係るブラシ部１００は、ケーシングからロータ２ａに向かって延びた全体長さにおける中間部分から前記ケーシングと前記ロータ２ａへいくほど直径が増加するように構成される。
【０１７４】
ブラシ部１００は、回転体２と接触した状態が維持されるので、半径方向で発生する加圧力と高温の流体による熱膨張が同時に発生する。前記ブラシ部１００は、ロータ２ａによって半径方向に応力が加えられる場合、柔軟に曲がるのが、応力集中を低減することができる。
【０１７５】
本発明は、このために、ブラシ部１００の直径が一定のタイプと、前述のように中間部分の直径が小さくケーシング１５とロータ２ａへいくほど増加する構成からなる。
【０１７６】
この場合、ブラシ部１００にロータ２ａの加圧力が加えられる場合、前記ブラシ部１００の下端は、ロータ２ａの外周面と接触状態が維持され、半径方向により柔軟に撓むことができる。
【０１７７】
したがって、ブラシ部１００によるシーリング安全性の向上と前記ブラシ部１００の変形およびロータ２ａの変形発生が最小化できる。
【０１７８】
本発明のブラシ部１００は、前記ロータ２ａの軸方向と半径方向に挙動が行われ、前記支持ブラシ部２００は、前記ロータ２ａの半径方向にのみ挙動が行われる。特に、支持ブラシ部２００は、プレート形態からなるので、半径方向に撓む。
【０１７９】
本実施形態に係るブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００はいずれも、柔軟な材質で構成されるか、前記支持ブラシ部２００より前記ブラシ部１００が相対的にさらに柔軟であることを特徴とする。例えば、ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００は、金属または非金属材質が使用され、前記支持ブラシ部２００は、プレートの金属板が使用される。
【０１８０】
本実施形態に係る支持部についてより詳細に説明する。
【０１８１】
支持部３００は、前記ブラシ部１００の側面と部分的に接触する第１支持部３２０と、前記ブラシ部１００と密着した反対側の前記支持ブラシ部２００の他側を支持する第２支持部３４０と、前記第１支持部３２０と前記第２支持部３４０との間に位置し、前記ブラシ部１００と前記支持ブラシ部２００を同時に支持する第３支持部３６０とを含む。
【０１８２】
支持部３００は、図面を基準として、流体の移動方向に沿って左側から第１支持部３２０と第３支持部３６０と第２支持部３４０とが相互間に密着する。
【０１８３】
本実施形態に係る第１支持部３２０は、前記第３支持部３６０と密着した区間に形成された第１傾斜部３２０ａと、前記第１傾斜部３２０ａが前記ロータ２ａに向かって延びた端部で前記ブラシ部１００と部分接触するように延びた第１折曲部３２０ｂと、前記第１折曲部３２０ｂの延びた端部から前記ブラシ部１００の外側に延び、端部が前記ロータ２ａに向かって垂直に折曲げられた第２折曲部３２０ｃとを含む。
【０１８４】
第１傾斜部３２０ａは、支持部３００に加えられる流体の高圧の圧力を密着した第３支持部３６０に分散させるために形成される。第１傾斜部３２０ａは、第３支持部３６０との接触面積の増加によって支持部３００の円周方向でより面積の増加による外力をより安定的に支持することができる。前記第１傾斜部３２０ａは、傾斜角度を特に限定しないが、直角よりは小さい角度で傾斜する。
【０１８５】
前記第１傾斜部３２０ａは、前記ブラシ部１００の前方に向かって傾斜するので、流体の圧力変動による加圧力が傾斜区間に加えられる場合、ブラシ部１００に最小限の影響を及ぼしながら分散する。したがって、前記ブラシ部１００に直接的に加えられる流体の加圧力はロータ２ａと接触した区間に限定され、半径方向全体に及ぼす影響は減少するので、揺れまたは振動発生が最小化できる。
【０１８６】
ブラシ部１００は第１折曲部３２０ｂに前面一側が安定的に支持され、残りの区間は第３支持部３６０によって支持される。
【０１８７】
第２折曲部３２０ｃは、ロータ２ａに向かって延びるが、延びた端部がロータ２ａと直接的には接触せず、図示のような離隔間隔が維持される。流体は前記ロータ２ａと前記第２折曲部３２０ｃの延びた端部との間の離隔間隔に移動して、ブラシ部１００に移動する。
【０１８８】
前記第１支持部３２０は、前記ブラシ部１００に流入する高圧の流体を前記ロータ２ａと隣接した前記ブラシ部１００の端部にガイドするために、前面から前記ロータ２ａに向かって傾斜した流体ガイド部３２０ｄを含む。
【０１８９】
前記流体ガイド部３２０ｄは、流体の移動方向を矢印方向に案内するが、一例として、ロータ２ａの半径方向外側から内側に案内することができる。
【０１９０】
この場合、流体はロータ２ａの外周面に一部が移動し、軸方向に沿って移動する移動流れとともに混合され、ブラシ部１００と支持ブラシ部２００を経由して第２支持部３４０に移動する。
【０１９１】
このように、流体の移動方向をロータ２ａの軸方向に沿って一定に誘導してブラシ部１００と支持ブラシ部２００を経由させると、前記ロータ２ａの外周面で剥離することなく軸方向に沿って前記流体が安定的に移動できる。
【０１９２】
また、前記流体の移動流れが安定化されて、ブラシ部１００または支持ブラシ部２００の揺れまたは振動発生による問題点が最小化される。
【０１９３】
前記ブラシ部１００と対向する前記第１支持部３２０との間には、離隔した第１空間Ｓ１が形成される。前記第１空間Ｓ１は、前述の流体ガイド部３２０ｄを通して移動方向が案内された流体中の一部が流入する空間を提供するが、前記第１空間Ｓ１は、ブラシ部１００に向かって直接的に高圧の圧力を有する流体の直接的な衝突を最小化させて、前記ブラシ部１００の揺れおよび振動発生を最小化することができる。
【０１９４】
また、流体が第１空間Ｓ１に流入する場合、一部の流体はブラシ部１００に向かって移動し、残りの流体は半径方向外側に移動した後に、ロータ２ａに向かって圧力が減少してから下降して、軸方向に沿って移動する。
【０１９５】
本実施形態に係る第３支持部３６０は、前記第１傾斜部３２０ａと対向して対応する長さで接触する第３傾斜部３６０ａと、前記ブラシ部１００に向かって延びた第３傾斜部３６０ａの延びた端部で前記ブラシ部１００の外側を囲んで折曲げられた第３折曲部３６０ｂと、前記第３折曲部３６０ｂの折曲げられた端部で前記支持ブラシ部２００の外側と面接触してロータ２ａの軸方向に延びた第４延長部３６０ｃと、前記第４延長部３６０ｃの延びた端部から前記支持ブラシ部２００の半径方向外側に延びた第５延長部３６０ｄと、前記第５延長部３６０ｄの延びた端部から半径方向外側に向かって一側方向に傾斜した第４傾斜部３６０ｅとを含む。
【０１９６】
第３支持部３６０は、第１支持部３２０と第２支持部３４０との間に位置し、ブラシ部１００と支持ブラシ部２００を同時に安定的に高圧の流体が移動する条件で安定したシーリングを図ることができる。
【０１９７】
前記第１折曲部３２０ｂと前記第３折曲部３６０ｂは、互いに対向して同一長さで延びるので、特定位置で離隔した空間が存在せず、相互間に密着した状態が安定的に維持される。
【０１９８】
第４延長部３６０ｃは、支持ブラシ部２００の軸方向に延びるが、前記支持ブラシ部２００の軸方向全体長さをＬとする時、２／３Ｌ以上の長さで面接触する。
【０１９９】
前記第４延長部３６０ｃが前述の長さで延びる場合、支持ブラシ部２００に対する安定した支持が可能になり、前記第１支持部３２０との密着した結合状態も安定的に維持される。
【０２００】
第５延長部３６０ｄは、第３支持部３６０の半径方向外側に所定の長さで延び、後述の第２支持部３４０に向かって端部が傾斜した第４傾斜部３６０ｅが所定の長さで延びる。
【０２０１】
第３支持部３６０は、第３傾斜部３６０ａと第５延長部３６０ｄが対称に形成されておらず、高圧の流体による加圧力が加えられる場合でも、密着した第１支持部３２０と第２支持部３４０に応力が支持分散可能であり、特定位置に応力集中が発生する現象が最小化される。
【０２０２】
したがって、高圧の圧力を有する流体がブラシ部１００と支持ブラシ部２００を経由する条件でも、不必要な振動発生を最小化することができ、揺れによるノイズ発生を抑制することができる。
【０２０３】
また、ブラシ部１００または支持ブラシ部２００がロータ２ａとの直接間接的な摩擦による変形も最小化可能で、長期間使用する場合にも変形発生が最小化できる。
【０２０４】
第４傾斜部３６０ｅは、前述の第３傾斜部３６０ａと異なる方向に傾斜するので、外力がそれぞれ前記第３傾斜部３６０ａに加えられる場合と、第４傾斜部３６０ｅに加えられる場合とで、拡散する方向と位置が互いに異なる。
【０２０５】
この場合、外力は相互間に重畳することなく隣り合う構成品に拡散と同時に支持されるのが、不必要な応力集中を最小化するのに最も有利であり、本実施形態は、前述の構成によって応力集中を最小化し、安定した支持分散を図ることができる。
【０２０６】
本実施形態に係る第２支持部３４０は、前記第３支持部３６０と傾斜して部分的に密着した第２傾斜部３４０ａと、前記第２傾斜部３４０ａの延びた端部から前記支持ブラシ部２００に向かって延びた第１延長部３４０ｂと、前記第１延長部３４０ｂの端部で前記支持ブラシ部２００が部分挿入される溝部３４０ｃと、前記溝部３４０ｃで前記支持ブラシ部２００に対向して前記ロータ２ａに向かって延びた第２延長部３４０ｄとを含む。
【０２０７】
第２傾斜部３４０ａは、第４傾斜部３６０ｅと所定の長さで互いに対向して密着し、流体の移動による外力が加えられる場合、密着した区間から周辺に応力を支持および拡散させて、特定位置に応力が集中する現象を最小化することができる。
【０２０８】
前記流体の移動による外力が加えられる場合、半径方向に応力を一部伝達し、隣り合う第２傾斜部３４０ａと第４傾斜部３６０ｅまたは第５延長部３６０ｄを通して伝達および支持することができる。
【０２０９】
第１延長部３４０ｂは、支持ブラシ部２００に向かって延び、第３支持部３６０の後面に密着して外力を支持するので、支持ブラシ部２００の安定した支持を図ることができる。
【０２１０】
前記溝部３４０ｃは、前記ロータ２ａの軸方向に形成され、前記支持ブラシ部２００が密着して挿入される。支持ブラシ部２００は、ロータ２ａに向かって延びた部分の一部が溝部３４０ｃに挿入されるので、ロータ２ａの軸方向に加えられる外力の一部を溝部３４０ｃに誘導して支持分散させることができる。
【０２１１】
この場合、第２支持部３４０は、支持ブラシ部２００に加えられる外力を、図面と基準として半径方向の中央上部位置に集中させて、ロータ２ａと隣接した位置に外力が集中する現象を最小化することができる。
【０２１２】
したがって、第２支持部３４０は、支持ブラシ部２００を外力から安定的に支持し、特定位置に集中する現象を最小化することができる。
【０２１３】
第２延長部３４０ｄは、ロータ２ａに向かって延びるが、図示のような所定の間隔で離隔して端部が位置するので、流体は前記間隔に移動する。
【０２１４】
前記第２支持部３４０は、前記支持ブラシ部２００を経由した流体が前記第２支持部３４０を最短距離で経由して前記ロータ２ａの軸方向に移動するように、前記第２延長部３４０ｄの延びた端部から上側に向かって傾斜した第３傾斜部３４０ｅと、前記第３傾斜部３４０ｅの傾斜した端部から前記ロータ２ａの軸方向に所定の長さで延びた第３延長部３４０ｆとを含む。
【０２１５】
前記第３傾斜部３４０ｅは、流体の移動による安定性と乱流発生を最小化するために、図示のような角度と形態で構成される。
【０２１６】
第３傾斜部３４０ｅは、流体の移動方向を矢印方向に案内するが、一例として、ロータ２ａの半径方向内側から外側に案内することができる。この場合、流体はロータ２ａの軸方向で密着するよりは、半径方向外側に一部分離されて軸方向に沿って移動する。
【０２１７】
したがって、流体は支持ブラシ部２００を経由した後には、ロータ２ａの軸方向に沿って安定的に移動できる。
【０２１８】
このように、流体がロータ２ａの軸方向に沿って移動する間、ブラシ部１００と支持ブラシ部２００を経由する時に発生する振動および騒音が最小化されるように、支持部３００の細部構成を図示のように構成する場合、ロータ２ａの外周面に沿って一定の移動流れが誘発可能で、剥離することなく軸方向に沿って前記流体が安定的に移動できる。
【０２１９】
前記第３延長部３４０ｆは、前記溝部３４０ｃが軸方向に延びた長さより長く延びるので、支持ブラシ部２００を経由した流体は前記第３延長部３４０ｆの延びた方向に沿って、図面を基準として低圧領域に向かって安定的に移動できる。
【０２２０】
前記支持ブラシ部２００と対向する前記第２支持部３４０との間には、離隔した第２空間Ｓ２が形成される。
【０２２１】
前記第２離隔空間Ｓ２は、前述の第１離隔空間Ｓ１よりは小さく形成されるが、高圧の流体が支持ブラシ部２００を経由して第２支持部３４０に移動する場合には、第１離隔空間Ｓ１より少ない空間にも流体の移動による流動空間を提供して安定した移動を図ることができる。
【０２２２】
前記支持ブラシ部２００は、ロータ２ａの軸方向に延びた幅Ｗと、前記ロータ２ａの半径方向に延びた長さＬと、前記ロータ２ａの円周方向に延びた厚さｔを有するプレートに形成される。
【０２２３】
支持ブラシ部２００は、金属または非金属材質で構成され、高圧の流体が経由して移動する場合にも、長さ方向で揺れる問題点が最小化される。
【０２２４】
したがって、前記支持ブラシ部２００は、ブラシ部１００に対する安定した支持と同時に、ロータ２ａと一定の間隔が維持可能で、シーリング安定性も向上する。
【０２２５】
ブラシ部１００は、高温の温度を有する流体が供給される場合、前記ロータ２ａと接触した条件が維持されるのが、シーリング安全性が向上する。この場合、ブラシ部１００は、高温の流体がロータ２ａに沿って移動するガスタービンに適用させて使用される。
【０２２６】
また、前記ブラシ部１００は、前述の高温の流体より相対的に低温の流体が移動するスチームタービンに適用させて使用できる。前記スチームタービンは、初期温度が低く、前記ロータ２ａが回転する場合、特定温度に上昇するので、前記ロータ２ａと接触しない条件でも使用可能である。この場合、スチームタービン内部の温度が上昇すると、回転体にブラシ部が接触する。
【０２２７】
したがって、本発明は、前記ブラシ部１００が設けられる対象物の温度条件に応じて、回転体と接触または非接触の状態で使用可能である。
【０２２８】
前記ブラシ部１００は、同一の直径と長さおよび間隔で独立して配置された複数の単位ブラシで構成されるか、複数の単位ブラシが１つの群をなして前記ロータ２ａに向かって配置されたいずれか１つの構成からなる。
【０２２９】
例えば、ブラシ部１００が独立した単位ブラシで構成される場合、ケーシングの円周方向に沿って所定の間隔で複数個配置され、前記ブラシ部１００はケーシングの内側に溶接される。
【０２３０】
また、複数の単位ブラシが１つの群をなす場合、ケーシングの円周方向に沿って複数の群からなるブラシ部が設けられる。この場合、特定位置に位置したブラシ部１００が変形したり摩耗する場合、当該位置に位置する。
【０２３１】
前述の支持部３００は、半円形状または特定曲率を有するラウンド形状のいずれか１つの形態で構成される。特に、ケーシング１５の内側形状と対応する形態で構成されるのが、作業者が設置しやすくなって作業性が向上する。
【０２３２】
本実施形態は、ブラシ部１００と支持ブラシ部２００と支持部３００とが備えられたブラシシールアセンブリを有するガスタービンに適用させて使用することができる。
【０２３３】
ガスタービンは、高圧の流体がロータ２ａの軸方向に移動し、これに対するシーリングのための用途にブラシシールアセンブリが用いられる。
【０２３４】
前述の支持部３００は、半円形状または特定曲率を有するラウンド形状のいずれか１つの形態で構成される。特に、ケーシングの内側形状と対応する形態で構成されるのが、作業者が設置しやすくなって作業性が向上する。
【０２３５】
本実施形態に係るブラシ部１００は、第１傾斜角α１で前記ロータ２ａに向かって傾斜して延び、前記支持ブラシ部２００は、第２傾斜角α２で前記ロータ２ａに向かって傾斜し、前記第２傾斜角α２が前記第１傾斜角α１より傾斜角度が大きく傾斜する。
【０２３６】
前記ブラシ部１００と支持ブラシ部２００が傾斜する理由は、高圧の流体が前記ブラシ部１００と支持ブラシ部２００を経由して移動する時、前記ブラシ部１００が前記支持ブラシ部２００の離隔した空間に移動する問題を防止するためである。
【０２３７】
前記ブラシ部１００は、柔軟な材質で構成されるので、高圧の流体が前記ブラシ部１００を経由して支持ブラシ部２００に移動する場合、前記支持ブラシ部２００が位置した所に撓む。
【０２３８】
ブラシ部１００は、ロータ２ａの半径方向に柔軟に曲がることが好ましいが、この場合、前記ロータ２ａの軸方向にも柔軟に撓むことができる。
【０２３９】
本実施形態は、前記ブラシ部１００が支持ブラシ部２００方向に撓む場合、前記支持ブラシ部２００が前記ブラシ部１００を支持できるように構成して、前記ブラシ部１００の変形発生と応力集中現象を最小化することができる。
【０２４０】
本実施形態は、ブラシ部１００と支持ブラシ部２００が互いに異なる傾斜角で傾斜して設けられるので、前記ブラシ部１００が支持ブラシ部２００に向かって撓む場合、図面を基準として前記ブラシ部１００の右側が前記支持ブラシ部２００の左側とほとんど直接的に接触し、前記離隔した支持ブラシ部２００の隙間に流入しない。
【０２４１】
この場合、前記ブラシ部１００は、支持ブラシ部２００によってロータ２ａの軸方向で過度に撓むことなく安定的に支持された状態が維持される。また、高圧の流体はブラシシールアセンブリ１をそのまま経由せず、特定比率で移動量が調節される。
【０２４２】
本実施形態は、高圧の流体がブラシシールアセンブリ１ａを経由して移動する時、ブラシ部１００を介してシーリングが安定的に維持されることが最も好ましく、高圧の流体による変形を防止するために、支持ブラシ部２００を介して安定的に支持された状態を維持しようとする。
【０２４３】
本実施形態に係るブラシ部１００の第１傾斜角α１と前記支持ブラシ部２００の第２傾斜角α２は特に限定しないが、前記第１、第２傾斜角α１、α２は、３０度または３０度前後の角度で互いに傾斜して配置される。
【０２４４】
前記第１、第２傾斜角α１、α２は、前記ブラシ部１００が支持ブラシ部２００の間に移動しない角度の場合、前述の角度に限定しない。
【０２４５】
ブラシ部１００は、前述のような所定の直径を有する複数の単位ブラシで構成され、前記支持ブラシ部２００は、前記ロータ２ａの軸方向に所定の幅で延びる。
【０２４６】
前記支持ブラシ部２００は、ロータ２ａの軸方向に延びた幅Ｗと、前記ロータ２ａの半径方向に延びた長さＬと、前記ロータ２ａの円周方向に延びた厚さｔを有するプレートに形成される。
【０２４７】
支持ブラシ部２００は、金属または非金属材質で構成され、高圧の流体が経由して移動する場合にも、長さ方向で揺れる問題点が最小化される。したがって、前記支持ブラシ部２００は、ブラシ部１００に対する安定した支持と同時に、ロータ２ａと一定の間隔が維持可能で、シーリング安定性も向上する。
【０２４８】
前記ブラシ部１００は、前記支持ブラシ部２００より多い個数からなるが、前記ブラシ部１００が高圧の流体に対するシーリングのために備えられるので、ブラシ部１００を支持するための目的で備えられた支持ブラシ部２００より個数が少なく構成される。
【０２４９】
ブラシ部１００は、高温の温度を有する流体が供給される場合、前記ロータ２ａと接触した条件が維持されるのが、シーリング安全性が向上する。この場合、ブラシ部１００は、高温の流体がロータ２ａに沿って移動するガスタービンに適用させて使用される。
【０２５０】
また、前記ブラシ部１００は、前述の高温の流体より相対的に低温の流体が移動するスチームタービンに適用させて使用できる。前記スチームタービンは、初期温度が低く、前記ロータ２ａが回転する場合、特定温度に上昇するので、前記ロータ２ａと接触しない条件でも使用可能である。この場合、スチームタービン内部の温度が上昇すると、ロータにブラシ部が接触する。
【０２５１】
したがって、本発明は、前記ブラシ部１００が設けられる対象物の温度条件に応じて、ロータと接触または非接触の状態で使用可能である。
【０２５２】
前記ブラシ部１００は、同一の直径と長さおよび間隔で独立して配置された複数の単位ブラシで構成されるか、複数の単位ブラシが１つの群をなして前記ロータ２ａに向かって配置されたいずれか１つの構成からなる。
【０２５３】
例えば、ブラシ部１００が独立した単位ブラシで構成される場合、ケーシングの円周方向に沿って所定の間隔で複数個配置され、前記ブラシ部１００はケーシングの内側に溶接される。
【０２５４】
また、複数の単位ブラシが１つの群をなす場合、ケーシングの円周方向に沿って複数の群からなるブラシ部が設けられる。この場合、特定位置に位置したブラシ部１００が変形したり摩耗する場合、当該位置に位置する。
【０２５５】
支持ブラシ部２００は、前記ロータ２ａの半径方向に互いに異なる熱膨張率を有する材質からなる。一例として、前記支持ブラシ部２００は、前記第３支持部３６０から前記ロータ２ａに向かって第１長さＬ１で延び、第１熱膨張率を有する第１支持ブラシ２１０と、前記第１支持ブラシ２１０が前記ロータ２ａに向かって延びた端部までロータ２ａの外周面に向かって第２長さＬ２で延び、第２熱膨張率を有する第２支持ブラシ２２０とを含む。
【０２５６】
前記第２支持ブラシ２２０は、前記第１支持ブラシ２１０より小さい熱膨張率を有するが、ロータ２００に向かって延びた区間では最小限の熱膨張が行われるようにして、前記ロータ２００の外周面と一定の間隔を維持するためである。
【０２５７】
したがって、支持ブラシ部２００は、流体に対するシーリングは第２支持ブラシ２２０によって安定的に維持され、高温の流体による熱膨張は、第１支持ブラシ２１０によってロータ２ａの半径方向からなる。
【０２５８】
支持ブラシ部２００は、前記ケーシング１５から前記ロータ２ａへいくほど厚さが減少して延びる。支持ブラシ部２００は、ブラシ部１００が流体の圧力によって前記支持ブラシ部２００の位置した方向に撓む時、これを支持する役割を果たし、これと同時に、流体による揺れまたは振動が発生してはならない。
【０２５９】
前記ロータ２ａの軸方向に移動する流体は高圧の圧力でブラシ部１００と支持ブラシ部２００に向かって移動するので、前記支持ブラシ部２００も、ロータ２ａの軸方向と半径方向に加圧力が加えられる。
【０２６０】
前記支持ブラシ部２００は、前述のように、前記ロータ２ａに向かって同一の厚さに形成されるか、前記ロータ２ａへいくほど厚さが一定に減少する場合、全体が揺れる問題点が最小化されたり、揺れがほとんど発生せず、不必要な振動騒音が発生しない。
【０２６１】
本実施形態に係るブラシ部１００と支持ブラシ部２００と支持部３００とが備えられたガスタービンが提供され、前記ガスタービンに前述の構成を備える場合、高圧の流体によるブラシ部１００の変形を予防することができる。
【０２６２】
また、ロータ２ａの変形を予防し、支持ブラシ部２００の揺れを防止することができて、前記ガスタービンの耐久性の向上と発電効率の増大を図ることができる。さらに、高圧の流体が有している熱エネルギーの損失も最小化可能である。
【符号の説明】
【０２６３】
２：回転体
２ａ：ロータ
１０、１００：ブラシ部
２０、２００：支持ブラシ部
３０、３００：支持部
３４ｃ、３４０ｃ：溝部
３２、３２０：第１支持部
３４、３４０：第２支持部
３６、３６０：第３支持部
４００：パッキングボディ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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