(57)【要約】  本発明のシールは、２つの部分（１，２）からつくられたケーシングを備え、前記２つの部分は、接触面（１５、６ｂ）にて正確に密閉位置に調節されて互いにクリンプ嵌めされている。前記シールは、複合構造物も備え、この複合構造物は、有利には可撓性で弾性のコア（２４）、及び、ブラシブリストルの巻部（２０）を、前記ケーシングの内部に含む。この構造物は、前記ケーシング内で互いに対面している内面（９，１０）に面して直接延在する。前記内面は、前記複合構造物を圧縮し、且つ、前記複合構造物よりも僅かに大きい曲率半径を有するアーチ状の形状を有する。前記複合構造物は、正確な位置に、しっかりと、しかし、拘束されずに保持される。【選択図】図１
2015529315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシタイプの円形複合シールであって、
クリンプ嵌めされた２つの部分からつくられた円形ケーシングを備え、前記２つの部分のうち、ケージ（１）と称される第１の部分が、円筒状部（６）、及び、前記円筒状部に接合された半径方向戻り部を含み、且つ、前記ケーシングの内部にある第１の半径方向ベアリング面（９）を含み、前記円筒状部（６）の中央に配置された、半径方向に延在する、チョック（２）と称される第２の部分が、前記ケーシングの内部にあり且つ第１の半径方向ベアリング面（９）に対面している第２のベアリング面（１０）を含み、前記ブラシタイプの円形複合シールが、さらに、
前記ケーシングの内部にあるコア（２４）、及び、当該コア（２４）の周囲に配置されて巻部（２０）を形成しているブリストル網から成る複合構造物を備え、前記ブリストル網が、さらに、前記ケージ（１）と前記チョック（２）との間で前記ケーシングから出ている２つの平行なストランド（２１、２２）を含む、前記ブラシタイプの円形複合シールにおいて、
前記円筒状部（６）及び前記チョック（２）が、半径方向に延在する相互止め接触面（１５）を有し、
前記巻部（２０）が前記ベアリング面（９，１０）に接触しており、
且つ、前記ベアリング面（９，１０）が凹状のタブを形成するようにカーブしており、前記巻部（２０）の１つに少なくとも等しい曲率半径を有することを特徴とする、ブラシタイプの円形複合シール。
【請求項２】
前記コア（２４）が金属製であり、且つ、中空の断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項３】
前記コアが、コイルばね（５）、及び、当該ばねを取り囲む開放断面カバー（４）からつくられていることを特徴とする、請求項２に記載のブラシタイプシール。
【請求項４】
前記タブが、前記ケーシングの組立位置における前記巻部の自由外径よりも小さい距離だけ離隔された底部を有し、前記巻部（２０）と前記円筒状部（６）との間に間隙が維持されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のブラシタイプシール。
【請求項５】
前記タブが対称であり、且つ、前記コア及び前記巻部の中心と同様にシール中心軸から同一の距離に配置された底部（１６，１７）を有することを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項６】
前記ケージ及びチョックが、各々リップ（１１，１２）を含み、当該リップが、互いに対して平行に、且つ、円筒状部（６）に対して半径方向反対側に延在することにより、前記ブリストルのストランドの側部に位置することを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項７】
前記円筒状部が凹部を含み、当該凹部の底部が、半径方向に延在する相互止め接触面（１５）により形成され、且つ、当該凹部が、前記円筒状部の終端リップ（７）により境界を定められており、前記チョック（２）が前記終端リップにより取り囲まれ、且つ、前記終端リップに、周辺接触面（６ｂ）により接触しており、前記終端リップが、前記チョックの、前記第２ベアリング面の反対側にあり且つ前記ケーシングの外側にある面のリムを覆うことによりカーブしていることを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項８】
前記チョックが、少なくとも１つの角度部分（８ｂ）を前記周辺接触面に有することを特徴とする、請求項７に記載のブラシタイプシール。
【請求項９】
前記角度部分がシールの中心軸（２３）の方向に突出していることを特徴とする、請求項８に記載のブラシタイプシール。
【請求項１０】
前記半径方向に延在する止め接触面（１５）が平坦であることを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項１１】
前記ケーシングの前記第１の部分が、前記シールの回転をロックするピン（２７）を収容する止まり穴（１９）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項１２】
前記ケーシングが外部のシール手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のブラシタイプシール。
【請求項１３】
前記シール手段が突出したリリーフを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のブラシタイプシール。
【請求項１４】
前記リリーフが、断面が三角形のナイフ状部（２８）を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のブラシタイプシール。
【請求項１５】
前記リリーフが、変形可能なリップ（３１）を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のブラシタイプシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボジェットエンジン（又はターボマシン）の２つの加圧室（コンパートメント）間をシールするために典型的に用いられるブラシタイプの円形シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボジェットエンジンは、様々な圧力がその内部で生じる管状のコンパートメントを有する。これらのコンパートメント内を単一のロータシャフトが通過する。従って、シャフトが前記コンパートメント間を通過するとき、ステータ（コンパートメントの構造）とロータ（シャフト）との間のシーリングを提供することが重要である。このタイプの環境における極端な条件（高温、ロータとステータとの間の強い半径方向差動膨張）のため、適切な技術は、ブラシタイプのシール（例えば、特許文献１に記載されているようなシール）を使用する。ブラシタイプのシールは、このような用途のための十分なシーリングレベルを有し、適切な材料から構成されたならば高温に耐えることができ、且つ、半径方向差動膨張に対する十分な適応性を有する。
【０００３】
特許文献１において、ブラシタイプシールは、その断面において、中央スナップリング（その周囲にブリストル網(network of bristle)が連続的に巻かれている）と、その内径にて開放されたＣ字状のケージとから形成されている。このケージは、前記ブリストル網を保持及び保護するように機能する。特許文献２に記載されている別の実施形態においては、前記中央スナップリングの代わりに、カバー（特許文献３に記載されている）により取り囲まれたばねタイプのシールが用いられている。ばねタイプのシールは、その弾性により、Ｃ字状ケージと接触面との間の密接な接触をもたらす。これは、ブラシタイプシールがコンパートメントの２つの異なる部品間に用いられる場合に特に有益である。そして、これは、ターボジェットエンジン外部の環境に対するコンパートメントの両部品間のシーリングを提供する。この実施形態において、Ｃ字状ケージは、通常、その内径の延長上に伸びる２つの平行なストリップを有する。これらのストリップは、前記ブリストル網の構造を前記ロータの可能な限り近くに保持し、これにより、前記ブリストル網が前記ロータと接触する時に乱される(ruffled)ことを防止する。
【０００４】
特許文献１又は特許文献２に示されている設計は共通の欠点を有する。すなわち、このような設計に従うと、Ｃ字状ケージをスタンピング又はフロースピニングにより閉鎖しなければならず、これらのプロセスが、本質的に、大きい寸法公差をもたらすことである。これらの大きい公差は、ターボジェットエンジンの構築における様々な制約を生じる。
【０００５】
特許文献４において、発明者は、中央スナップリング及びＣ字状ケージを有するブラシタイプシールが２部分構成のケーシングに取り付けられた構造をベースとして用いており、前記ケーシングの両部分間の連結が、クリンプ嵌めにより優先的に提供される。この、クリンプ嵌めされたケーシングが、寸法形状の公差が狭いという利点を有するにしても、一方で、このブラシタイプシールモジュールの寸法を増大し、このモジュールをその使用環境に収容することをより困難にするという不都合を有する。また、このケーシングの高さは、Ｃ字状ケージの最初の高さに依存する。従って、高さに関して、大きい公差の問題は解決されない。
【０００６】
最後に、これらの全ての構造において、ブラシタイプシールが回転を明確に抑制することを可能にする要素が全く見られない。回転抑制は、軸方向圧縮を介してシステム的に行われる。従って、動作中の前記圧縮の損失（例えば、差動膨張による）は、前記回転抑制の損失を意味するであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６３２６９号パンフレット
【特許文献２】仏国特許第２６９２０１９号明細書
【特許文献３】仏国特許第２１５１１８６号明細書
【特許文献４】欧州特許第１２０３１７８Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、外側公差が狭く且つ全体寸法が縮小されたブラシタイプシール構造を提供する。要約すると、本発明は、ブリストル網の周囲のＣ字状構造物を除去したブラシタイプシールであって、前記ブリストル網が外側ケーシングに直接挿入され、ケーシングは原則としてクリンプ嵌めにより閉鎖されるブラシタイプシールである。この構造のおかげで、このシールは、前記シールを挟んでいるコンパートメントの２つの異なる部品間に提供される外側へのシーリングを、前記Ｃ字状構造物が存在しなくても可能にする。また、前記シールがそのハウジング内で回転を抑制することを可能にするシステムも組み込みうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
円形のケーシングは、第１に、「ケージ」(“cage”)と称される第１の部分を有する。このケージは、断面において、円筒状部、及び、半径方向戻り部を含む。半径方向戻り部は、ケーシングがブラシを取り囲むか、又は、ブラシがケーシングを取り囲むかに従って、内側か又は外側に向けられる。従って、この断面は、大文字「Ｌ」字状の形状を呈する。
【００１０】
前記半径方向戻り部の内面は、複合構造物のためのベアリング面（座面）として機能する。複合構造物は中央コアを含み、このコアの周囲にブラシタイプシールのブリストル網が巻き付けられている。各ブリストルの両端の向きは、前記半径方向戻り部の向きと同じである（内側又は外側に向いている）。結果として、構造物は、２つの直径を有する。すなわち、ブリストルの端部により形成される直径（従って「ブラシ直径」(“brush diameter”)と称する）と、前記コア周囲の巻き領域における別の直径（従って「滑らかな直径」(“smooth diameter”)と称する）とである。
【００１１】
そして、ケーシングの第２の部分（「チョック」(“chock”)と称される）が、前記下方ケージ内に差し込まれ、前記ケージの円筒状部分の中央に配置される。このチョックの内面が、前記複合構造物上で支持される。このチョックの前記ケージ内での軸方向位置は、両方の部品の各々における２つの対向する平坦な面間の軸方向接触（一般に金属‐金属）により限定される。実質的に、前記ケーシングの高さに関する正確な公差が得られる。また、この接触の位置の算出も、前記複合構造物の軽度の圧縮（ブリストル網の良好な機械的保持を可能にする）を生じるために行われる。この圧縮は、特に、本発明の最良の実施形態の幾つかにおいてコアの一部であるばねの弾性によるものである。この圧縮は、前記金属‐金属接触のおかげで確実にされ、前記ばねの反作用が、１つの部分と他の部分とで繰り返されうる。この、適切に利用される弾性反応が、クリンプ嵌めを長期間にわたり確実にする。
【００１２】
上側のチョックは、その面上に、ケーシングの外側へ軸方向に突出した部分を含みうる。ケーシングは、クリンプ嵌合により閉鎖される。前記円筒状部の上部が前記突出部分の上に折り込まれ、これが、クリンプ嵌合の密閉をもたらす。こうして、Ｃ字状構造（本発明には存在しない）では発生したリークパス（漏れ路）が、ブリストル網の周囲で閉鎖される。また同時に、このＣ字状構造を排除することにより、全体寸法が最適化される。
【００１３】
本発明の重要な態様の１つは、前記複合構造の両方のベアリング面の形状寸法を最適化することにある。ケージ上及びチョック上で、凹状のタブが前記半径方向戻り部上で軸方向に掘られており、直線状のベアリング面は用いられない。横断面において、これらの凹状のタブは、円弧形状である。各円弧の中心は、優先的に、前記コアの平均直径と同一の直径上に配置される。各円弧の半径は、前記ブリストル網がコアに巻き付けられたならば、前記ブリストル網の最大半径よりも大きいか、又はこの最大半径に等しい。これらのタブの存在が、前記複合構造物が自動的に中心位置に、前記複合構造物の前記滑らかな直径以外の手段により配置されることを可能にし、ケーシングにおける非常に正確ではない公差を調節する。また、ブリストル網に加えられる剪断応力も低減される。前記ブリストル網の回転抑制も改善される。なぜなら、前記ブリストル網と前記ベアリング面との間の接触領域が不定期的に生じるのではなく、より長い幅で延在するからである。
【００１４】
このように改善された組立体は、前記複合構造物の前記滑らかな直径と前記下方ケージに面した直径との間に幾らかの間隙を残すことが今や可能であり、尚且つ、前記複合構造物をケージの中央に配置する性能は低下させない。これは、クリンプ嵌めをするとき、前記複合構造物と前記ケージとの半径方向接触を、シールの押圧時に防止することを可能にする。このような接触があると、弾性で可撓性であるコアをかなり堅くさせることになり、実際、クリンプ嵌めによる破損の危険性をもたらすであろう。
【００１５】
シールは、組み立てられたならば、２つの外側の平坦な面を有する。これは、必要であればシールの回転防止用装置がシールのハウジングに挿入されることを可能にする（例えば、止まり穴が、当該穴の深さよりも大きい長さを有するピンが収容されることを可能にする）。このピンが組み立てられると、ピンは突出して、前記シールハウジングの穴に差し込まれる準備ができ、これにより、最終的に、回転抑制をもたらすことになる。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記チョックも前記ケージも、各々、前記ブリストルの端部と同一方向に向けられた半径方向円形突出部を有するリップを有する。これらの突出部は前記ブリストル網を取り囲み、前記ブリストル網がこれらの突出部の端部の非常に近く（ロータとの接触領域における）に保持されることを可能にし、こうして、シールの動作中に前記ブリストル網が乱されることが防止される。また、前記ブリストル網の厚さも、先に述べた金属‐金属接触により制御され、これが、このようにして形成されたブラシのシーリング性能が最適化されることを可能にする。
【００１７】
これらの突出部は、前記ブリストル網との接触領域の端部にて丸みを付けられている。これは、前記ブリストル網が前記突出部に向かって軸方向に折り曲げられた場合に前記ブリストル網が剪断及び分断される危険性を抑制するためである。
【００１８】
前記ケーシングの滑らかな直径（ブラシに対向）を、前記ハウジング内への嵌め込み（フーピング）を可能にし、従って、前記シールと前記ハウジングとの間のシーリングを最適化するために、機械加工できる。
【００１９】
最後に、幾つかの場合において、前記コアは、過度の剛性を回避するために十分に可撓性であるように選択されることができ、これが、ブリストルのクリンピング（圧着）又は過度の押圧を防止する。このような可撓性のコアは、コイルばねによるカバーではなく、Ｃ字状断面を有する開放円形カバーによってのみつくられうる。
【００２０】
本発明のその他の利点及び特性は、単に例示として与えられる本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ読むときに明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるこのようなシールの、その内径上にブラシを有する実施形態の断面図である。
【図２】ブラシタイプシールの斜視図である。
【図３】ブラシタイプシールの３次元断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図示されているブラシタイプシールは、中心軸２３を中心とした円形である。第１に、このシールは、下方のケージ(low cage)１（この場合、図面のための選択された表示による）を備えている。また、このシールは、ブリストル層３及びコア２４からつくられた複合構造物も備えている。コア２４は、この実施形態において中空の断面を有し、且つ、シール周囲にループとして巻かれた金属コイルばね５、及び、ばね５を取り囲んで保護するＣ字状開放断面を有する金属カバー４からつくられている。このようなシールは公知であり、具体的には、ＨＥＬＩＣＯＦＬＥＸ（商標）の商標名で販売されている。本発明は、このような複合コアを、好ましい実施形態の幾つかに組み込む。コアのその他の実施形態（例えば、カバー４のみを含む実施形態であり、より大きい柔軟性をもたらす）も可能である。ブリストル層３は、コア２４の周囲に巻き付けられた周囲部２０、並びに、平行なストランド２１及び２２を有する。ストランド２１及びストランド２２は、内側に向かって半径方向に向けられ、且つ、シーリングの機能を果たす。巻部２０の最大直径を「滑らかな直径」(”smooth diameter”)と称し、シールが組み立てられるときにケーシング内部の、ケージ１の第１の部分を形成する円筒状部６の１つの面から短い距離に延在する。
【００２３】
ケーシングは、ケージ１にクリンプ嵌めされる上側チョック２により閉鎖される。この閉鎖のために、円筒状部６が、その上端に凹部を有し、この凹部の周囲に、円筒状部６は、より薄いリップ７として残存する。チョック２は、ケージ１の円筒状部６に中央位置で接触する。この接触は、周辺接触面６ｂ（円筒状部６の最大直径面とリップ７の内面との間にある）、及び、半径方向に延在する止め接触面１５による。止め接触面１５は、有利には、チョック２の下面と、円筒状部６の凹部の底部を形成している平坦面との間で完全に平坦である。調節は、ケーシングの密閉をもたらすために十分に正確である。これは、特に、止め接触面１５に属する面が平坦であることによるものであり、そして特に、ケージ１及びチョック２が一般に金属から構成され、従って、剛性であることによる。
【００２４】
ケーシング内部の、ケージ１とチョック２の互いに向き合っている面が、それぞれ、タブ９及びタブ１０として凹状に形成され、これにより、複合構造物を保持している。巻部２０は、タブ９の底部１６とタブ１０の底部１７との間の距離よりも大きい直径を有する。タブ９とタブ１０とは対称であり、且つ、これらの曲率半径は、巻部２０の曲率半径に少なくとも等しく、この例においては、より大きい。最後に、タブ９及びタブ１０（並びに、底部１６及び底部１７）の曲率中心が、巻部２０及びコア２４の中心に、シールの各断面に関して位置合わせされ、且つ、好ましくは、中心軸２３から同一距離にある。この構造のおかげで、複合構造物は、各断面、及び、同様に構成された各シールに関する既知の繰り返し位置に保持され、巻部２０及びコア２４は、タブ９の底部１６及びタブ１０の底部１７内に軽く押し込まれることにより所定位置に保持される。巻部２０及びコア２４は、わずかに平らになりタブ９及びタブ１０の一部を占めることにより、及び、特には、円筒状部６に向かって幅が広がることにより変形する。しかし、巻部２０と円筒状部６との間の半径方向の間隙１８により、複合構造物がケーシング内部で過度の応力を加えられずに変形することが可能である。ケーシングの反対側、すなわち、ストランド２１及びストランド２２の側にも間隙が存在する。この圧縮は、本明細書中に記載するコア２４の可撓性及び弾性による良好な条件下で可能にされる。
【００２５】
ケーシングはクリンプ嵌めにより閉鎖され、ケージ１のリップ７が、チョック２上のツールを用いて折り込まれている。これは、チョック２の面（タブ１０の反対側で且つケーシングの外側）の縁部を覆うことにより行われる。覆われている領域において、チョック２は、２つの角度部分８ａ及び８ｂに適応し、角度部分８ｂは、シール中心軸（２３）の方向に、外側に向かって突出している。リップ７をこの突出部上で閉鎖するとき、クリンプ嵌めによる密閉が保証される。
【００２６】
ケージ１はその外面上に、ピン２７を収容するための止まり穴１９を含む。ピン２７は、止まり穴１９の深さよりも大きい長さを有し、従って、穴１９から突出することになる。これが、ブラシタイプシールの、そのハウジング内での回転をロックするシステムを構成することになる。
【００２７】
ケージ１及びチョック２は、各々、内径部から突出しているリップ１１及びリップ１２を含む。リップ１１及びリップ１２の機能は、ストランド２１及びストランド２２を差し込むことにより所定位置に保持することである。リップ１１とリップ１２との間の距離は、接触面１５における止め部、及び、このアクティブな領域におけるブラシブリストルの密度により画定される。リップ１１及びリップ１２は、ブリストルに隣接したこれらの縁に、丸み付き部分１３及び１４を有し、これにより、使用中に曲げられた場合の剪断の危険性を回避する。
【００２８】
ケージ１の外径部２５は、このシールの将来的なハウジングとのシーリングが保証されなければならない領域である。そして、外径部２５は、このハウジング内に嵌め込まれる(hooped in)ための十分な精度で機械加工されることができる。
【００２９】
ケーシングは、その外面にシーリング手段が取り付けられうる。図１は、本明細書にて提供する実施形態が、ナイフ状部２８を含むことを示す。ナイフ状部２８は、断面が三角形状のリップであり、自由端に向かって先細状であり、ケージ１の外側平面上に起立している。ナイフ状部２８は、円形で、同心状であり、シールの支持部品３０の対向面２９（これもまた平坦である）に、支持部品３０が取り付けられるときに支持される。ケージ１の外径部２５は（周辺面）は、柔軟なリップ３１を含むことができ、リップ３１は、外側に向かって半径方向に突出し、且つ、部品３０のボア面３２に支持される。
【００３０】
従って、部品３０上の、ケージ１のこれらのリリーフは、シール周囲の漏れを回避することによりシールのシーリングを保証する。これらと同一位置に設けられ且つケージ１の溝に収容されるＯリングは、同一の効果を有するであろう。
【符号の説明】
【００３１】
１  ケージ
２  チョック
３  ブリストル層
４  カバー
５  コイルばね
６  円筒状部
６ｂ  周辺接触面
７  リップ
８ａ  角度部分
８ｂ  角度部分
９  タブ（ベアリング面）
１０  タブ（ベアリング面）
１１  リップ
１２  リップ
１３  丸み付き部分
１４  丸み付き部分
１５  止め接触面
１６  タブの底部
１７  タブの底部
１８  半径方向の間隙
１９  止まり穴
２０  巻部
２１  ストランド
２２  ストランド
２３  中心軸
２４  コア
２７  ピン
２８  ナイフ状部
３０  支持部品
３１  変形可能なリップ
３２  ボア面
【図１】
2015529315.tif 000003
【図２】
2015529315.tif 000004
【図３】
2015529315.tif 000005
【国際調査報告】
2015529315.tif 000006
2015529315.tif 000007
2015529315.tif 000008
2015529315.tif 000009