(57)【要約】  被密封流体側領域と大気側領域とを遮断する分割された基部と、基部の一方の分割端に第１連結面を有する第１端部と、第１端部に接続する基部の他方の分割端に第２連結面を有する第２端部と、基部と連結する固着部に一端部が結合して支持面と平行に配置され、被密封流体をシールする剛毛群を有するシールブラシと、を有する分割ブラシシールであって、シールブラシのうちの第１端部と第２端部とにおのおの有する第１剛毛群の第１剛毛の線径が第１端部の第１剛毛群と第２端部の第１剛毛群との間に配置された第２剛毛群の第２剛毛の線径より太くされて各分割ブラシシールの第１剛毛群と隣接する他方の分割ブラシシールの第１剛毛群とが連続に配列された構成により、連結部の第１剛毛群が早期に摩耗して第１および第２連結面間から被密封流体が漏洩するのを効果的に防止できる。
2008004590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部品と相対移動部品との一方の部品に取り付けられて他方の部品との間を遮断するブラシシール装置であって、
前記一方の部品に保持が可能にされた取付本体部から前記他方の部品側へ延びる被密封流体側の側面に支持面を有する基部と、
前記基部の一方の接続端側に第１連結面を有する第１端部と、他方の接続端側に第２連結面を有する第２端部と、
前記取付本体部に保持された固着部に一端部が結合して前記支持面と平行に延びた自由端面が前記他方の部品と対向する剛毛を有するとともに、前記剛毛が前記第１端部から前記第２端部まで前記支持面に沿って板状に配列された剛毛群を有し且つ前記剛毛群は前記第１端部に第１長さ範囲の第１剛毛群と前記第２端部に第２長さ範囲の第１剛毛群に構成されて前記第１長さ範囲の前記第１剛毛群と前記第２長さ範囲の前記第１剛毛群との間の範囲には第２剛毛群を有するシールブラシと、を設けた分割ブラシシールを具備し、
前記第１剛毛の線径は前記第２剛毛の線径より太い線径であって、各前記分割ブラシシールの前記第１端部の前記第１連結面と、前記第１連結面と接続可能な前記第２端部の前記第２連結面、および前記第１端部に有する前記第１剛毛群の第１連結面と、前記第１連結面と接続可能な前記第２端部に有する前記第１剛毛群の第２連結面が互いに接続されていることを特徴とするブラシシール装置。
【請求項２】
前記相対移動部品が回転部品であって、各前記分割ブラシシールが円弧状に形成されて、前記第１端部の前記第１連結面と、前記第２端部の前記第２連結面とが互いに近接して配置されるとともに、前記第１端部の前記第１剛毛群の第１連結面と、前記第２端部の前記第１剛毛群の第２連結面とが互いに接触して接続されて前記分割ブラシシールが前記回転部品の周りに環状に形成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装置。
【請求項３】
前記各第１剛毛群の前記第１剛毛の線径が前記第２剛毛群の前記第２剛毛の線径より１．２倍から１．７倍に太くされていることを特徴とする請求項１叉は請求項２に記載のブラシシール装置。
【請求項４】
前記各第１剛毛群は前記第１連結面および前記第２連結面の内径端からの第１長さ範囲および第２長さ範囲が１０ｍｍ以上で２０ｍｍ以下の範囲の長さに形成されていることを特徴とする請求項１叉は請求項２に記載のブラシシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジン用または発電用ガスタービンなどの組立部の固定部品と相対移動部品との間をシールするブラシシール装置に関する。更に詳しくは、分割部を接合状態に連結したブラシシール装置において、分割部の連結間に作用する被密封流体によりシールブラシが摩耗するのを防止したブラシシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、円環状のブラシシール装置は、蒸気タービンの軸受け間に取り付けるときに、回転体や軸受けを取り外してブラシシール装置を組み立てなければならない。また、回転体が大径のときには、ブラシシール装置もそれに応じて大径になるので、この大径寸法を含む大きさの材料から切り取るので、材料の歩留まりが悪化する。さらに、大型のブラシシール装置は、重量物となるのでクレーン等を用いて吊り上げながら組み立てしなければならないので、組み立ても困難になる。このため、ブラシシール装置を分割して組み立てる方法が考えられる。しかし、このブラシシール装置の分割部に被密封流体の圧力が作用すると、ブラシシール装置の性能を低下させることが判明してきた。【０００３】
この不具合をさらに説明する。本発明に関連するブラシシール装置として、剛毛からなるブラシシールは同一線径からなるが、線径の異なる各種のブラシシールを軸方向に層状に配列したブラシシール装置が存在する。図１０は、本発明に関連するブラシシール装置１００として、ロータ１２０とバレル１１０との間に取り付けられた片側を示す断面図である。例えば、このブラシシール装置１００は、下記の段落０００９に記載の特許文献１の図４または下記の段落０００９に記載の特許文献２の図４に関連する。このブラシシール装置１００の発明の目的は、本発明の目的とは異なる。つまり、このブラシシール装置１００は、バレル１１０に対して着脱自在にすることを目的にしている。しかし、このブラシシール装置１００のブラシの配列には、本発明に類似する点が存するので、以下に、本発明に対する先行技術として説明する。【０００４】
この図１０において、ブラシシール装置１００を取り付けるために示すロータ１２０とバレル１１０とは、タービンの一部分である。このブラシシール装置１００は、ロータ１２０とロータ１２０の外周に配置された円筒状のバレル１１０との間に配置されている。そして、このロータ１２０とバレル１１０との第１間隙Ｅに介在する被密封流体をブラシシール装置１００により被密封流体側の第１間隙Ｅと、外部側の第２間隙Ｏとを遮断する。ブラシシール装置１００の外部側間隙Ｏには、複数個に内径側へ突出したリング状のナイフエッジ１１０Ａが設けられている。これらのナイフエッジ１１０Ａ，１１０Ａもラビリンスシールとして被密封流体をシールする。【０００５】
このブラシシール装置１００は、リテーナ１１１を介してバレル１１０の端部に取り付けられる。また、ブラシシール装置１００は、被密封流体側における第１間隙Ｅ側のパッキングプレート１０５と外部側における第２間隙Ｏ側のパッキングプレート１０６との間に細線を環状の束にしたシールブリストル１０１と、太線を環状の束にしたパッキングブリストル１０２とを並列に配列している。【０００６】
このシールブリストル１０１の内周面１０１Ａと、パッキングブリストル１０２の内周面１０２Ａと、パッキングプレート１０６の内周面１０６Ａとの内径寸法は外部側（図示右側）の第２間隙Ｏの側へ向かって順次大径に形成されている。そして、被密封流体の圧力に対して、シールブリストル１０１はパッキングブリストル１０２に支持されるとともに、パッキングブリストル１０２がパッキングプレート１０６に支持される構成である。  【０００７】
このように構成されたブラシシール装置１００に被密封流体の圧力を受けると、シールブリストル１０１は、固定端から内径に向かって一番長く形成されているとともに、太い線材のパッキングブリストル１０２に側面が接合して支持されており、且つ一番細線であるから、自由端側が絶え変動しながらパッキングブリストル１０２と摩擦する。このために、細い線材のシールブリストル１０１は、一番先に摩耗してシール能力を低下させる恐れがある。特に、被密封流体の圧力変動を受けると、被密封流体と直接に接するシールブリストル１０１は、パッキングブリストル１０２内に入り込んで摩耗を促進する傾向がある。【０００８】
次に、他の類似する発明として、回転軸が偏芯する場合に惹起するブラシシールの内周接触面の摩耗と内周面の面取り加工とを改善したものである。この図示は省略するが、前述のブラシシール装置とは反対にブリストル（レイヤ）の配列を互いに前述とは逆にしたものが存在する。この先行技術は、下記の段落番号０００９に記載の特許文献３の図３と図４に記載されている。すなわち、線径の太いパッキングブリストル（レイヤ）を被密封流体側間隙の側に配列するとともに、線径の細いシールブリストル（レイヤ）を外部側間隙の側に配列したブラシシール装置が存在する。しかし、このブラシシール装置では被密封流体の圧力を受けると、シールブリストルがパッキングプレートとパッキングブリストルにより両側から挟まれて圧着されるので、細線材であるシールブリストルの自由端側が急速に摩耗し、この摩耗した個所から被密封流体が漏洩するので、全体のシール能力が急速に低下する。【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，６３０，５９０号明細書（特表２０００−５０８７３２号公報）。
【特許文献２】米国特許第５，２０１，５３０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３３５，９２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。そして、本発明が解決しようとする課題は、流体圧力及び振動力等の外力に伴って連結部の連結面間に近い各ブラシ線材が擦り合って摩耗するのを防止することにある。また、ブラシシール装置の連結部のシール能力を向上させることにある。さらに、多数の剛毛からなるブラシシール装置の製作を容易にして、製作コストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものである。このため、その技術的解決手段は以下のように構成されている。【００１２】
本発明に係わるブラシシール装置は、固定部品と相対移動部品との一方の部品に取り付けられて他方の部品との間を遮断するブラシシール装置であって、
一方の部品に保持が可能にされた取付本体部から他方の部品側へ延びる被密封流体側の側面に支持面を有する基部と、
基部の一方の接続端側に第１連結面を有する第１端部と、他方の接続端側に第２連結面を有する第２端部と、
取付本体部に保持された固着部に一端部が結合して支持面と平行に延びた自由端面が他方の部品と対向する剛毛を有するとともに、剛毛が第１端部から第２端部まで支持面に沿って板状に配列された剛毛群を有し且つ剛毛群は第１端部に第１長さ範囲の第１剛毛群と第２端部に第２長さ範囲の第１剛毛群に構成されて第１長さ範囲の第１剛毛群と第２長さ範囲の第１剛毛群との間の範囲には第２剛毛群を有するシールブラシと、を設けた分割ブラシシールを具備し、
第１剛毛の線径は第２剛毛の線径より太い線径であって、各分割ブラシシールの第１端部の第１連結面と、第１連結面と接続可能な第２端部の第２連結面、および第１端部に有する第１剛毛群の第１連結面と、第１連結面と接続可能な第２端部に有する第１剛毛群の第２連結面が互いに接続されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
この本発明に係わるブラシシール装置では、第１の分割ブラシシールの第１端部と、第２分割ブラシシールの第２端部とを次々に連結してブラシシール装置を形成する。この分割ブラシシールの連結部は、被密封流体の熱による熱変形や、分割ブラシシールを組み立てる寸法の余裕を考慮して対向する第１および第２連結面間に微少な間隙を設けている。このため、被密封流体の圧力を受けると、この間隙付近のシールブラシはばたつくように揺れ動く。しかし、第１剛毛群の第１剛毛の線径を第２剛毛群の第２剛毛の線径より太く形成されているので、第２剛毛に比較して第１剛毛群は、ばたつくこともなくなり、摩耗が防止される。このために、長期間の使用中には、第１剛毛群と第２剛毛群は、摩耗したとしてもほぼ均等に摩耗するから、連結部の第１剛毛群が早期に摩耗して第１および第２連結面間から被密封流体が漏洩するのを効果的に防止できる。【００１４】
また、このブラシシール装置は、第１剛毛群と第２剛毛群とを分けて設定された範囲に一列に配置すればよいので、製作が簡単であるから製作コストを低減できる。また、シールブラシのうちの大部分を占める第２剛毛群によってシール能力を発揮することが可能になる。さらに、第１剛毛群によって分割ブラシシールの連結部における外力によって惹起するシールブラシの摩耗を効果的に防止するとともに、シール能力が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係わる分割ブラシシールの正面図である。
【図２】図２は、図１における分割ブラシシールと連結する他方の分割ブラシシールとの連結部の内周面側の正面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係わるブラシシール装置の連結部の要部を側面から見た正面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１に係わるブラシシール装置を固定部品と相対移動部品間に取り付けた状態の断面図である。
【図５】図５は、図１における分割ブラシシールの第１端部の斜視図である。
【図６】図６は、図１における分割ブラシシールの第２端部の斜視図である。
【図７】図７は、図１における分割ブラシシールのＡ−Ａ矢視線の付近の正面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例３に係わるブラシシール装置の断面図である。
【図９】図９は、図１における第１剛毛層と第２剛毛層との境界の付近を示す側面図である。
【図１０】図１０は、本発明に関連する先行技術におけるブラシシール装置の取付状態を示す片側の部分断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  ブラシシール装置
２  分割ブラシシール
３  基部
３Ａ支持板
３Ａ１  支持面
３Ａ２  第１内周面
３Ａ３  第１シール板部
３Ｂ  保持板
３Ｂ１  段付低面
３Ｂ２  第２内周面
３Ｂ３  第２シール板部
３Ｂ５  係止溝
３Ｃ  取付本体部
３Ｘ  第１端部
３Ｙ  第２端部
４Ａ  第１連結面
４Ａ１  第１径方向面  
４Ａ２  第２周方向面
４Ａ３  第３径方向面（段部の場合の第１連結面）
４Ｂ  第２連結面
４Ｂ１  第１径方向面
４Ｂ２  第２周方向面
４Ｂ３  第３径方向面（段部の場合の第２連結面）
６  取付空間部
６Ａ  狭持部
９  板ばね
１０  シールブラシ
１１  剛毛群（剛毛層）
１１Ａ  第１剛毛群（第１剛毛層）
１１Ａ１  第１剛毛
１１Ｂ  第２剛毛群（第２剛毛層）
１１Ｂ１  第２剛毛
１２  シール部
１２Ａ  内周面
１３  固着部
Ｌ１  第１長さ範囲
Ｌ２  第２長さ範囲
Ｌ３  第３長さ範囲
Ｄ  空間部
Ｐ  被密封流体の圧力
Ｒ  連結部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係わる実施の態様のブラシシール装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした図面である。
【実施例１】
【００１８】
このブラシシール装置は、例えば、タービンエンジンの高温・高圧流体または冷却空気が静止部品と回転部品との間隙から漏洩するのをシールする。以下、本発明に係わる好ましい実施態様のブラシシール装置を説明する。図１は、ブラシシール装置１の分割された一個を示す分割ブラシシール２である。図２は、ブラシシール装置１における二個の分割ブラシシール２，２の連結部Ｒを内周側から見た正面図である。図４は、ブラシシール装置１を組立部品間に取り付けた状態における図１のＡ−Ａ矢視の断面図である。このブラシシール装置１は、分割ブラシシール２の各第１および第２端部３Ｘ，３Ｙを連結して円環状に形成する。そして例えば、図４に示すようなタービンエンジンの組立部品間の間隙Ｃをシールするために、ブラシシール装置１を取り付ける。【００１９】
このタービンエンジンにおける組立部品のロータアッセンブリ２０は、図示省略のベアリングにより支承されている。また、バレル３０は、円筒形状に形成してロータアッセンブリ２０の外周面２０Ａに対し、内周面３０Ｂとの間に環状の間隙Ｃを設けて同芯に嵌合する。この間隙Ｃから被密封流体が被密封流体側Ｆから外部側Ｏへ漏洩するのを防止するために、図４に示すように、バレル３０の取付部３０Ａまたはロータアッセンブリ２０の取付部（図４の３０Ａに相当）にブラシシール装置１を設置して間隙Ｃを遮断する。この取付部３０Ａは、ブラシシール装置１が取付可能な環状を成す溝状に形成する。この取付部３０Ａの側周面に沿って等配に設けられた穴にはピン３１が打ち込まれて固定されている。  【００２０】
ブラシシール装置１は、図１に示すように環状体の円周を円弧状に分割した形の各分割ブラシシール２，２・・の各接続側の各第１端部３Ｘ及び第２端部３Ｙを接続して環状に形成する。この分割ブラシシール２は、バレル３０の構造が複雑であっても、各分割ブラシシール２の各第１および第２端部３Ｘ，３Ｙを次々に連結して取付部３０Ａに装着できるようにするとともに、ロータアッセンブリ２０を取り外すことなく、外周面２０Ａに外周側から周方向へ組立てながら嵌合できるようにし、且つ、従来の円環状を成す基部３が大径になる場合でも、分割ブラシシール２の大きさの材料から基部３と固着部１３とを各々切り出せるので、材料の歩留まりが向上する。【００２１】
また、図４に示すように、分割ブラシシール２には、環状板に形成された支持板（支持部とも言う）３Ａと、環状板に形成された保持板（保持部とも言う）３Ｂを向かい合わせに接合し、この接合部の外周側を溶接等により一体化した基部３に形成する。この基部３は、外周側が取付部３０Ａに取り付けられる取付本体部３Ｃに形成する。この支持板３Ａと保持板３Ｂには、それぞれ内径側に内径方向へフランジ状に延びる第１シール板部３Ａ３と第２シール板部３Ｂ３とを設けて取付本体部３Ｃの自由端側をシール板部に構成する。このシール板部は間隙Ｃの大部分を遮断する。この支持板３Ａと保持板３Ｂとは、保持板３Ｂの係止溝３Ｂ５と段付低面３Ｂ１を除いて外形をほぼ対称形に形成する。なお、取付本体部３Ｃを構成する保持板３Ｂの外側面に設けた係止溝３Ｂ５は、ピン３１と係合させてブラシシール装置１を回動不能にするとともに、分割ブラシシール２を取り付けるときに、位置決めして容易に取り付け可能にする。また、固着部１３を支持板３Ａのみに取付可能である場合は、支持板３Ａが基部３となる。そして、支持板３Ａに取付部３０Ａが形成される。【００２２】
支持板３Ａと保持板３Ｂとの間には、断面がＴ形状で円弧状の長さに形成された取付空間部６を形成する。この取付空間部６は外周側が狭持部６Ａに形成する。また、支持部３Ａの取付空間部６側の径方向周面は支持面３Ａ１に形成する。また、保持部３Ｂの取付空間部６側（被密封流体側）の径方向周面は、支持面３Ａ１と対向する面の内周側を段付低面３Ｂ１に形成して支持面３Ａ１との間が狭持部６Ａ側の幅寸法よりも大きくなる空間部Ｄに形成する。この大きくした空間部Ｄに図４のようにシールブラシ１０を取り付けてもシールブラシ１０と段付低面３Ｂ１との間に被密封流体が被密封流体側Ｆから流入できるようにする。【００２３】
図４に示すように、取付空間部６には、多数の鋼線材からなる剛毛１１Ａ１、１１Ｂ１（図９も参照）を軸方向へ被密封流体をシールする厚さに密集させるとともに、その厚さで周方向へも配列して板状に形成した剛毛群（以下、剛毛層という）１１と、剛毛層１１の外周端部を結合する断面が長方形状の固着部１３とを設けたシールブラシ１０を取り付ける。この剛毛１１Ａ１、１１Ｂ１の配列は、図７に示すように回転方向へ傾斜させると良い。このシールブラシ１０の剛毛層１１の内周面（自由端面とも言う）側は、両第１シール板部３Ａ３と第２シール板部３Ｂ３の内径より内方へ突出した小径のシール部１２に形成する。このシール部１２の内周面１２Ａは、ロータアッセンブリ２０の外周面２０Ａに軽く接触または微少な間隙を設けた寸法に形成する。【００２４】
以下は、図２，図４，図５，図６および図９を参照して説明する。図５は、図１の図示では下側の第１端部３Ｘの拡大図である。また、図６は、図１の図示では上側の第２端部３Ｙの拡大図である。さらに、図９は図１の各第１剛毛群（以下、第１剛毛層という）１１Ａと第２剛毛群（以下、第２剛毛層という）１１Ｂとの境界近辺のシール部１２の一部を拡大した側面図である。そして、図５に示すように、この分割ブラシシール２の剛毛層１１における、第１端部３Ｘ側の第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１〔第１剛毛層１１Ａの連結面（第１連結面とも言う面）から第２剛毛層１１Ｂまでの長さ〕と、図６に示すように、第２端部３Ｙ側の第１剛毛層１１Ａの第２長さ範囲Ｌ２〔第１剛毛層１１Ａの連結面（第２連結面とも言う）から第２剛毛層１１Ｂまでの長さ〕は、分割ブラシシール２における第１長さ範囲Ｌ１と第２長さ範囲Ｌ２との間の第３長さ範囲Ｌ３に配列する第２剛毛１１Ｂ１の直径Ｍ２よりも太い直径Ｍ１の第１剛毛１１Ａ１を配列して第１剛毛層１１Ａを形成する（図９を参照）。【００２５】
また、一方の第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１と他方の第１剛毛層１１Ａの第２長さ範囲Ｌ２は、各分割ブラシシール２における各第１剛毛層１１Ａの連結面から第２剛毛層１１Ｂ側へ７ｍｍから２５ｍｍの範囲にすると良い。さらに好ましくは、この各第１剛毛層１１Ａ、１１Ａの長さ範囲Ｌ１，Ｌ２は１０ｍｍから２０ｍｍにすると良い。さらに、シールブラシ１０の全周の長さに対し、一方の第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１＋他方の第１剛毛層１１Ａの第２長さ範囲Ｌ２の全周における合計の長さの比が１０％以下にすると良い。その理由は、全第２剛毛層１１Ｂの周方向の長さ範囲Ｌ３＋Ｌ３＋・・に対して各第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１＋第２長さ範囲Ｌ２の長さ＋・・の全周における全合計の割合を１０％以上に長くしすぎると、シールブラシ１０の剛性が高くなりすぎて、シールブラシ１０とロータアッセンブリ（回転部品）２０との摺動時の摩耗を促進させる恐れがある。さらに、第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１＋第１剛毛層１１Ａの第２長さ範囲Ｌ２を７ｍｍ以下にすると、第１剛毛層１１Ａ側の第２剛毛層１１Ｂの摩耗が促進されてシール能力を悪化させることが認められる。なお、第１長さ範囲Ｌ１と第２長さ範囲Ｌ２の長さは各々略同一にすると良い。また、図１に示すように第１連結面４Ａおよび第２連結面４Ｂを段付にして合わせた連結部Ｒの場合には、第１長さ範囲Ｌ１と第２長さ範囲Ｌ２との合計の長さは、第１周方向面４Ａ２，４Ｂ２の長さよりも長くすると良い。【００２６】
図９において、この第１剛毛層１１Ａの第１剛毛１１Ａ１の直径Ｍ１は第２剛毛層１１Ｂの第２剛毛１１Ｂ１の直径Ｍ２より１．１５から１．９０倍の太さにすると良い。さらに、この第２剛毛１１Ｂ１の直径Ｍ２に対して第１剛毛１１Ａ１の直径Ｍ１の比は、好ましくは１．２０から１．７０倍にすると良い。第１剛毛１１Ａ１の直径Ｍ１は、上述の倍率を１．１５倍より細くすると被密封流体の変動圧力を受けたときに摩耗する割合が早くなる。反対に、上述の倍率を１．９０倍より太くすると全体の剛性が高くなりシール能力が低下することが認められる。なお、第２剛毛１１Ｂ１の直径Ｍ２に対して第１剛毛１１Ａ１の直径Ｍ１の比を１．３倍にしたときは、第１剛毛１１Ａ１の剛性は、第２剛毛１１Ｂ１の剛性に比較して約２．９倍になる。このように、各分割ブラシシール部２の連結部Ｒにおける第１剛毛１１Ａ１の線径の太さを第２剛毛１１Ｂ１の線径の太さよりも１．１５倍から１．９０倍の範囲で太くすると、第１剛毛１１Ａ１の摩耗が防止されるとともに、第２剛毛層１１Ｂによりシール能力は長期にわたり発揮することが実験の結果により認められる。つまり、長期間のうちに剛毛層１１に摩耗が生じたとしても、第１剛毛層１１Ａと第２剛毛層１１Ｂとは均一に摩耗するので、早期に一部から被密封流体が漏洩するのを防止しするとともに、ブラシシール装置１のシール能力を向上することが認められる。【００２７】
図２に示すように、分割ブラシシール２の基部３における連結側の第１端部３Ｘには、段付の第１連結面（第１対向面とも言う）４Ａを形成するとともに、第２端部３Ｙには段付の第２連結面４Ｂを形成する。また、第１連結面４Ａと第２連結面（第２対向面とも言う）４Ｂとは径方向に対して傾斜させると良い。この第１連結面４Ａと、第２連結面４Ｂとは、互いに間隙を設けて接続可能なように対称の形状に形成する。そして、第１の分割ブラシシール２の第１連結面４Ａと、第１の分割ブラシシールと同形状の第２の分割ブラシシール２の第２連結面４Ｂとを対向して接続するとともに、第２の分割ブラシシール２の第１連結面４Ａと、同形状の第３の分割ブラシシール２の第２連結面４Ｂとを対向して接続する。この第１連結面４Ａは、この連結面４Ａのうちの二つの第１径方向面４Ａ１と第２径方向面（第１連結面）４Ａ３および一つの第１周方向面４Ａ２から形成する。また、第２連結面４Ｂは、この連結面４Ｂのうちの二つの第１径方向面４Ｂ１と第２径方向面（第２連結面）４Ｂ３および一つの第１周方向面４Ｂ２から形成する。なお、他の実施例として、段付の第１連結面４Ａと段付の第２連結面４Ｂとは、段付ではなく、軸方向へ分割したもの（放射状に分割）、または、周方向へ傾斜した状態で軸方向に分割したもの等がある。この実施例１とは異なる連結面の場合にも、剛毛層１１は上述の実施例１と同様に構成する。そして、第１端部３Ｘにおける第１剛毛層１１Ａの第１連結面と第２端部３Ｙにおける第１剛毛層１１Ａの第２連結面は接合状態にすると良い。【００２８】
そして、第１連結面４Ａと第２連結面４Ｂとの連結部Ｒは、第１連結面４Ａの第２周方向面４Ａ２と第２連結面４Ｂの第２周方向面４Ｂ２とを接続するとともに、第１連結面４Ａの各径方向面４Ａ１，４Ａ３と第２連結面４Ｂの各径方向面４Ｂ１，４Ｂ３は、変形等を考慮して微少な間隙にして接続する。このようにして第３、第４の分割ブラシシール２の各連結部Ｒを順々に接続して円環状に形成する。なお、第１、第２・・分割ブラシシール２，２・・とは、円環状に接続する順番号を称している。また、第１連結面４Ａと第２連結面４Ｂとの接続個所は、連結部Ｒと称する。
【実施例２】
【００２９】
図３は、本発明に係わる第２実施例のブラシシール装置１における連結部Ｒを示す部分断面図である。この第１連結面４Ａと第２連結面４Ｂとの連結部Ｒは、ブラシシール装置１の径方向に対して傾斜した状態にして軸方向へ分割したものである。なお、この分割部Ｒにおける第１端部３Ｘの第１剛毛層１１Ａの第１長さ範囲Ｌ１と、第２端部３Ｙの第１剛毛層１１Ａの第２長さ範囲Ｌ２とは、第１連結面４Ａ側の第１剛毛層１１Ａの第１連結面（端面）と、第２連結面４Ｂ側の第１剛毛層１１Ａの第２連結面（端面）との内周端面から互いに第２剛毛層１１Ｂ側の周方向へ７ｍｍから２５ｍｍの範囲に形成すると良い。さらに好ましくは、第１長さ範囲Ｌ１と第２長さ範囲Ｌ２は、１０ｍｍから２０ｍｍにすると良い。また、回転部品の回転方向はＮ方向である。その他の構成は、図１と同一符号で示すように、ほぼ同様である。【００３０】
図７は、取付本体部３Ｃにおける係止溝３Ｂ５の正面図である（図１のＡ−Ａ矢視の正面）。図４に示すように、分割ブラシシール２を接続した後に、または、分割ブラシシール２を接続しながら、ブラシシール装置１の取付本体部３Ｃをバレル３０に設けた取付部３０Ａに装着する。このブラシシール装置１の装着は、分割ブラシシール部２の係止溝３Ｂ５をバレル３０に設けたピン３１に挿入するとともに、取付部３０Ａ内で取付本体部３Ｃの外周側に装着した板ばね９により弾発に内径側へ押圧した状態で取り付けられる。そして、ブラシシール装置１はピン３１により周方向へは係止されている。このため、ブラシシール装置１は、取付が極めて容易である。しかし、分割ブラシシール２は連結部Ｒの第１連結面４Ａと第２連結面４Ｂとの間に組み立て上から間隙が生じる。そして、この間隙から被密封流体が漏洩するときに、シールブラシが変動して摩耗しようとするが、この連結部Ｒに設けた各第１剛毛層１１Ａによって、第１剛毛層１１Ａとともに、第２剛毛層１１Ｂの摩耗が防止される。
【実施例３】
【００３１】
図８は、本発明に係わる実施例３のブラシシール装置１の断面図である。図８において図４と相違する点は、支持板３Ａの第１シール板部３Ａ３の内径面３Ａ２を保持板３Ｂの第２シール板部３Ｂ３の内径面３Ｂ２より小径にしてロータアッセンブリ２０の外周面２０Ａに近接させることが可能になる。この第１シール板部３Ａ３によりシールブラシ１０のシール部１２を被密封流体の圧力に対して強く支持することができる。その結果、シールブラシ１０が被密封流体の変動圧力によりばたつくのが防止できる。また、第２剛毛層１１Ｂが回転部品に対して接触しようとするときは、第１シール板部３Ａ３により支持されながら、先端側の力に応じて弾性変形し、接触個所の摩耗が防止できる効果を奏する。なお、第１シール板部３Ａ３は、図８に示すように、支持板３Ａの内径側の厚さを軸方向に薄くしているが、支持板３Ａの軸方向の厚さを全体に渡ってほぼ同一にすることもできる。【００３２】
このように構成されたブラシシール装置１は、分割ブラシシール２の連結部Ｒにおける第１連結面４Ａと第２連結面４Ｂとの接続間から被密封流体が漏洩するときに、従来の剛毛の場合には、連結部Ｒの付近の剛毛が、互いにこすりあって摩擦する結果、ついには摩耗をする。しかし、本発明の連結部Ｒに取り付けた第１剛毛１１Ａ１は、第２剛毛１１Ｂ１よりも太くされているので、第１剛毛１１Ａ１の剛性は、第２剛毛１１Ｂ１の剛性に比較して数倍（約２．９倍）になる。このため、第１剛毛１１Ａ１からなる第１剛毛層１１Ａは、被密封流体の圧力Ｐを受けても擦り合うのが防止できる。その結果、シールブラシ１０は被密封流体の流れや、変動圧力を受けても摩耗するのが防止されて、ブラシシール装置１のシール能力が向上する。【００３３】
また、ガスタービンなどで、通路管内の通路を高温の被密封流体が流れるときに、各通路管の取付面間から高温の被密封流体が漏洩することがある。また、反対に通路管を冷却する冷却用の被密封流体が取付面間から流入する場合がある。これらの被密封流体が取付面間から漏洩するとガスタービンの熱効率が低下する。又、これらの被密封流体が取付面間から漏洩すると、通路管内のガスの温度が局部的に高温になって、通路管及び通路管の下流のタービン動翼及び静翼等の部品の温度が上昇する。このことを考慮していない設定外の材質により造られた部品の寿命は低下する。この様な種々の場合でも、本発明のブラシシール装置１を通路管の各取付面間に取り付けることにより、各取付面間を漏洩する被密封流体を効果的にシールすることが可能になる。同時に、連結部Ｒにおける第１剛毛層１１Ａ及び第２剛毛層１１Ｂの摩耗が防止できる効果を奏する。【００３４】
以上の実施例のほかに、本発明の用途として、固定部品と相対移動部品とが直線状または曲線状に相対移動する場合にも利用できる。例えば、原子力機器、産業機械などにおいて、固定部品の断面が方形状または円形状を成して直線状のレール、または円環状のレールに形成されている。一方、相対移動部品は、このレールを囲みながら移動する装置である。この相対移動部品に相当する装置のレール側の内部には圧力流体が作用するものである。この場合は、本願発明において、分割ブラシシール装置１が相対移動部品に取り付けられるとともに、ブラシシール装置１のシールブラシ１０側が固定部品と対向する構成となる。そして、相対移動部品が固定部品であるレール上を相対移動するときには、ブラシシール装置１により装置内部に介在する被密封流体をシールする。【００３５】
以下、本発明のブラシシール装置に係わる他の実施の形態の発明について、その構成と作用効果を説明する。【００３６】
本発明に係わる実施の形態の第１発明のブラシシール装置は、相対移動部品が回転部品であって、各分割ブラシシールが円弧状に形成されて、第１端部の第１連結面と、第２端部の第２連結面とが互いに近接状態に配置されるとともに、第１端部の第１剛毛群の第１連結面と、第２端部の第１剛毛群の第２連結面とが互いに接触状態に接続されて分割ブラシシールが回転部品の周りに環状に形成されているものである。【００３７】
この本発明に係わる第１発明のブラシシール装置では、基部が大径と成る場合は、大径の基部に合わせた大きな材料から基部を切り取らなければならないが、円周を分割することにより分割した基部に合わせて材料取りをすればよいので、材料の歩留まりが向上する。また、環状にしたブラシシール装置の連結部の両連結面間の間隙は、温度による伸縮や組み立て上から間隙が変化するが、間隙が大きくなっても互いに接続して接触している両第１剛毛群によってブラシシール装置における連結部のシール能力が向上するとともに、太い剛毛からなる第１剛毛群によって連結部におけるシールブラシの摩耗が防止でき。さらに、上述の段落番号００１２に記載した本発明と同様な効果も奏する。【００３８】
この本発明に係わる第２発明のブラシシール装置は、各第１剛毛層の第１剛毛の線径が第２剛毛層の第２剛毛の線径より１．２倍から１．７倍に太くされているものである。【００３９】
この本発明に係わる第２発明のラシシール装置では、第１剛毛群の第１剛毛の線径が第２剛毛群の第２剛毛の線径より１．２倍から１．７倍に太くされているので、分割ブラシシールの連結部における第１剛毛群の摩耗が防止されて第２剛毛群と同程度の耐久能力を発揮することが認められる。このため、第２剛毛群によるシール能力を飛躍的に発揮させることが可能になる。【００４０】
本発明に係わる第３発明のブラシシール装置は、各第１剛毛群は第１連結面および第２連結面の内径端からの第１長さ範囲および第２長さ範囲が１０ｍｍ以上で２０ｍｍ以下の範囲の長さに形成されているものである。【００４１】
この本発明に係わる第３発明のブラシシール装置では、各剛毛群の長さが１０ｍｍから２０ｍｍの長さに形成されているので、分割ブラシシールの連結部において、被密封流体が第１連結面と第２連結面との接合間から低圧側へ漏洩するときに、剛性を有する各第１剛毛が被密封流体の圧力によりばたつくこともないので、摩耗が防止できる。また、第１剛毛群の長さが第２剛毛群の長さに対して小さいので第２剛毛群のシール能力を阻害することもなく、第２剛毛群によってシール能力を発揮させる効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明のブラシシール装置は、変動圧力流体や高圧流体をシールする一般機器の各組立部品の取付面間に用いて有用である。特に、蒸気タービンまたはガスタービン或いは原子力機器等の高温・高圧流体が作用して熱応力が伴う取付面間叉は振動する取付面間に用いるブラシシール装置として有用である。更に、分割ブラシシールの連結部において単層のシールブラシを可能にすることにより、製作コストを低減できるブラシシール装置としても有用である。
【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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【国際調査報告】
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