(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌合して相対移動する一方のケーシングに外周側が取付けられて内周側が他方の軸との間をシールする板ブラシシール装置であって、
対向接面を前記軸の周方向へ積層して環状に形成される薄板の前記外周側が取付部分で前記内周側がシール部分であるシール板を有し、
前記各シール板の前記取付部分の間に板状の間隔保持部を狭持して環状に積層される取付部と、
前記取付部の各前記間隔保持部の厚さ寸法に対応し前記シール部分の内周側の各対向接面が接触又は近接状態にして環状に積層されるシール部と、を有し、
前記各シール板の前記取付部分は前記軸に対して径方向を成すとともに前記取付部分と前記シール部分との境界に前記シール部分を前記取付部分から前記軸の回転方向へ傾斜させる折曲角度で曲げられた折曲部を有し且つ径方向を成す前記各間隔保持部の内端が前記各折曲部とほぼ同じ位置で係止されていることを特徴とする板ブラシシール装置。
【請求項２】
前記取付部の間隔保持部が前記取付部分の径方向の長さとほぼ同じ長さの板状で前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の板ブラシシール装置。
【請求項３】
前記取付部の間隔保持部がシール板の外周側を折り曲げて前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の板ブラシシール装置。
【請求項４】
前記シール部分の前記折曲角度が３０°から８０°の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の板ブラシシール装置。
【請求項５】
前記取付部に貫通孔が設けられて前記貫通孔に整列棒を貫通した前記整列棒により前記取付部が結合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の板ブラシシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機、ガスタービン等の回転軸周りの相対移動する二構成部品間をシールする板ブラシシール装置に関する。特に、二構成部品の一方部品が微少な変動をしても板ブラシシール装置が一方部品の変動に対応して応動変形可能にすると共に、製作に於いても薄板を容易に積層できるようにした板ブラシシール装置の技術分野に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する関連技術には、図１３に示すブラシシール装置１００が存在する。
図１３は、回転軸１２０と、この回転軸１２０が貫通するケーシング１１０の貫通孔の外周面との間に取り付けられたブラシシール装置１００の断面図である。このケーシング１１０は、蒸気タービンやガスタービンの部品である。このケーシング１１０に設けられた回転軸１２０との間隙をブラシシール装置１００が仕切るようにしてガス等の被密封流体をシールするものである。
【０００３】
図１３に於いて、ブラシシール装置１００は、全体がリング状に形成されて、ケーシング１１０の溝部１１２に取り付けられている。このブラシシール装置１００の主要な構成は、ブラシシール１０９と背板１０２と支持板１０３である。
この環状を成すブラシシール１０９は、剛毛１０１が径方向に対して傾斜して取り付けられており、この数万、数十万本の多数の剛毛１０１がある厚さの束を成しながら円周に沿って壁状に配列されている。そして、結合された外周の一端部が取付部１０４を成していると共に、ブラシシール１０９の内周の自由端面１０５が、回転軸１２０に対向するように周面に形成されている。
【０００４】
この剛毛１０１の線径は、一般に、０．１ｍｍ前後の太さのものが用いられている。そして、この剛毛１０１により回転軸との間をシールのためには、シール方向にある厚さの壁に形成しなければならない。このため、数万本以上の剛毛１０１を束状にして多数配列しなければならないから、ブラシシール１０９を製作に於いて、剛毛１０１を配列する困難さ及び取付部１０４の固着方法の困難さが伴うことになる。
【０００５】
このブラシシール１０９の側面には、環状に形成された背板１０２が側面１０８をブラシシール１０９と接触状態にして配置され、被密封流体の圧力の作用に対して剛毛１０１を支持している。
又、ブラシシール１０９の他方の面には、保持板１０３がリング板に形成されて背板１０２との間でブラシシール１０９の取付部１０４側を狭持するごとくして一体に配置されている。この保持板１０３は、被密封流体が作用した場合、又は回転軸１２０が当接した場合でも、自由度を有するように径方向の幅が狭く形成されてブラシシール１０９を露出している。
そして、背板１０２と、ブラシシール１０９の取付部１０４と、保持板１０３とは、一端が溶接されて結合部１０６を成している。しかし、ブラシシール１０９は多数の剛毛１０１で構成されているためにバラバラに成りやすく、又線径が細いために、溶接が困難になる。
【０００６】
図１３に示す軸１２０の実線は、軸１２０がブラシシール１０９に対し回転中に揺動して圧接した状態を示すものである。又、図１３の仮想線で示す回転軸１２０がブラシシール１０９の自由端面に近接、又は軽く接触しているものである。
そして、回転軸１２０が偏心して実線で示すようにブラシシール１０９を圧接すると、ブラシシール１０９は曲げられたような変形状態になる。このため、剛毛１０１は回転軸１２０が当接しても変形しやすいように、回転軸１２０の径方向に対して傾斜させた状態に配置されている。しかし、この剛毛１０１を設定角度に正確に傾斜させて取り付けることは、極めて困難な作業である。
【０００７】
又、回転軸１２０が振動したり、偏心したりして、ブラシシール１０９に接触すると、ブラシシール１０９は、回転軸１２０と圧接された状態になりながら傾斜角度も増加させる。
一方、反対周面は、ブラシシール１０９から回転軸１２０が離れることになる。このとき、ブラシシール１０９の内周の自由端側は、回転軸１２０と間隙を大きくした非接触状態になるから、この回転軸１２０との間隙を流れる被密封流体の圧力により各剛毛１０１が押し分かられて剛毛１０１間に間隙が惹起するので被密封流体が漏洩することになる。
【０００８】
更に、他の関連技術として、図１４に示す板ブラシシールが存在する。この板ブラシシール１０９は、周方向に沿って薄板の板シール１１５全体を径方向に対し、傾斜角度Ａにして積層に重ねるものである。板シール１１５としての薄板を回転軸１２０の周方向に重ねて高圧側領域と低圧側領域をシールするものである。
そして、板シール１１５の外周部はろう付けされて取付部１０４に形成されていると共に、このろう付けされた取付部１０４を介して図１３に示すようにケーシング１１０の溝部１１０に取り付けられる。又、板シール１１５の低圧側領域Ｐ２の側面には背板１０２が配置されていると共に、高圧領域側Ｐ１の側面には保持板１０３が配置され、この両側の背板１０２と保持板１０３とにより板シール２０９の両側を支持している。
【０００９】
そして、この薄板の板シール１１５は、回転軸１２０の軸方向へある幅に形成されているから、１枚づつ重ね合わせれば、シールする方向（軸方向）にある厚さの壁が形成される。しかし、単に厚さ方向に重ね合わせたのみでは、シール板１１５はどこまでも直線方向に重ねられるだけで、環状に形成することは困難である。このシール板１１５を環状に重ね合わせるには、積層方向へ薄板を円弧状に曲げなければならない。この円弧状の曲率半径は、回転軸１２０の外径から割り出して設計しなければならない。この設計、製作が困難である。
【００１０】
この困難な設計、製作を解決する他の方法としてシール板１１５を回転軸１２０の周りに環状を成すように重ね合わせるには、外周が内周より周長さが長くなる寸法だけシール板１１５の外周取付部１０４の重ね面１１６間ごとの隙間にスペーサや凸部を設けて内外直径に応じた各周長さにして、自由端面１０５側の重ね面１１６を接触できるようにする。
一方、このような重ね面１１６間にスペーサや凸部を設けたシール板１１５の取付構造は、積層するととき、スペーサの重ね合わせ面がずれるので、積層して環状に形成することが、組立上から困難になる。又、シール板１１５が数万枚から数万十枚を重ね合わせるので、整列の困難さからその取付が更に困難になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ブラシシール装置は、何十万個の剛毛１０１を被密封流体の作用方向へ束にしながら仕切る方向へ壁状にしたブラシシール１０９を製作することが極めて困難であると共に、シール能力を向上させることに限界がある。それは、ブラシシール１０９を構成する剛毛１０１の数があまりに多いので、剛毛１０１を傾斜させて取り付ける取付上の困難な問題及びその取付部１０４を固着させる固定方法の困難な問題、更に、設定されたシール能力に合わせてシールする方向へ剛毛１０１を配列する幅の問題、更には、ブラシシール１０９が回転軸の偏心により回転軸１２０から離間したときに、剛毛１０１の自由端側がシール方向へ変形するので、被密封流体の漏洩が増加する問題等が存する。
【００１２】
更に又、これを解決するためのシール板１１５による板ブラシシールにおいても、そのシール板１１５を環状に形成するための取付部の重ね合わせの困難な問題が解決できない状況にある。更には、シール板１１５のシール部側の重ねる面間を可撓性を有するようなある間隙に形成することも困難である。
【００１３】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その解決しようとする技術的課題は、シール板を重ねて環状に形成するときに、内径側の間隔を密に、外径側の間隔を疎に形成する板ブラシシールを容易に積層して組立できるようにすることにある。更に、板ブラシシールのシール部の傾斜角度を設定通りにしてシール部の可撓性を付与することにある。
又、板ブラシシールのシール部のシール能力を向上させるために、シール板の内周側面各間隔を取付部の間隔保持部により簡単に保持できるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のような課題を解決するために成されたものであって、その技術的手段は、以下のように構成されている。
【００１５】
請求項１に係わる本発明の板ブラシシール装置は、嵌合して相対移動する一方のケーシングに外周側が取付けられて内周側が他方の軸との間をシールする板ブラシシール装置であって、
対向接面を前記軸の周方向へ積層して環状に形成される薄板の前記外周側が取付部分で前記内周側がシール部分であるシール板を有し、前記各シール板の前記取付部分の間に板状の間隔保持部を狭持して環状に積層される取付部と、前記取付部の各前記間隔保持部の厚さ寸法に対応し前記シール部分の内周側の各対向接面が接触又は近接状態にして環状に積層されるシール部と、を有し、前記各シール板の前記取付部分は前記軸に対して径方向を成すとともに前記取付部分と前記シール部分との境界に前記シール部分を前記取付部分から前記軸の回転方向へ傾斜させる折曲角度で曲げられた折曲部を有し且つ径方向を成す前記各間隔保持部の内端が前記各折曲部とほぼ同じ位置で係止されているものである。
なお、上記の対向接面を以下では接面と略称する。また、以下では、上記の折曲角度を傾斜角度とも言う。
【００１６】
この請求項１に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール部分は取付部分とシール部分との境界の折曲部から傾斜しているので、軸の半径放射方向に対して全ての取付部分が半径方向の位置に成るようにすると、各取付部分に間隔保持部を接合して重ねることが容易になり、シール部分の接面を接触又は近接させて軸の周面に沿った環状を成すシール部に簡単に形成できることになる。その結果、シール板を積層して組立ることが極めて容易になると共に、被密封流体をシール部により効果的にシールすることが可能になる。更に、シール部の傾斜角度が設定通りに組み立てられるので弾性変形を有し、シール部が軸に当接しても摩耗するのを防止できる。
【００１７】
又、取付部分の取付面間に間隔保持部を次々に接合してゆくと、取付部全体が一体化できると共に、シール部分の傾斜角度も設計通りに成る。このため、ケーシングと軸との間に板ブラシシール装置を正確に取り付けることができる。又、シール部はシール部分の接面を互いに接触又は近接させて配置できると共に、円形状に形成することが可能になる。このためにシール部の軸との嵌合が微小な間隙になると共に、シール能力を向上させ、且つシール部分の傾斜角度によりシール部の可撓性を発揮することが可能になる。
【００１８】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシール装置は、前記取付部の間隔保持部が前記取付部分の径方向長さとほぼ同じ長さの板状で前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されているものである。
【００１９】
この請求項２に係わる本発明の板ブラシシール装置では、取付部分とシール部分との境界が折曲部に形成されて軸の径方向へ取付部分を取り付けられるように構成されているから、取付部分に板状のスペーサを設けても径方向の取付状態と折曲部による間隔保持部の保持により簡単に積層できると共に、環状に組み立てることが容易になる。
【００２０】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシール装置は、前記取付部の間隔保持部がシール板の外周側を折り曲げて前記対向接面間の間隔を設定するスペーサに形成されているものである。
【００２１】
この請求項３に係わる本発明の板ブラシシール装置では、加工時に、折曲部の折曲げ行程とシール板を折り返して間隔保持部に形成されているので、製作が容易であると共に、シール板と間隔保持部とを一体化できるので、シール板を組み立てるとスペーサも同時に組立られるから、板ブラシシール全体の組立が容易になる。
【００２２】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシール装置は、前記シール部分の前記折曲角度が３０°から８０°の範囲に形成されているものである。
【００２３】
この請求項４に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール部が軸の回転方向へ３０°から８０°に傾斜しているので、軸の揺動によりシール部が、軸と当接しても、弾性変形して摩擦するのを弱めることが可能になる。その結果、シール部が軸と摺動しても摩耗するのを効果的に防止することが期待できる。
【００２４】
請求項５に係わる本発明の板ブラシシール装置は、前記取付部に貫通孔が設けられて前記貫通孔に整列棒を貫通した前記整列棒により前記取付部が結合されているものである。
【００２５】
この請求項５に係わる本発明の板ブラシシール装置では、シール板に設けられた貫通孔に整列棒を貫通して積層すると、簡単にシール板を環状に積層することが可能になる。この整列棒をワイヤ又はリング棒にすると、シール板を環状に形成することが可能になる。同時に、取付部を整列棒で保持すると、保持板で取付部を挟持する必要が無く、部品の節約と同時に組立を容易にする効果が期待できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態を示す板ブラシシール装置を詳述する。尚、以下の図面は発明を説明するための概念図ではなく、実施に基づく設計図である。
【００２７】
図１は、第１実施の形態を示すケーシング５０と軸６０との間隙を高圧Ｐ１側と低圧Ｐ２側とにシールする板ブラシシール装置１の半断面図である。
又、図２は、図１の板ブラシシール装置１の内径側から見た１部の正面図である。
更に、図３は、第２実施の形態を示す板ブラシシール２の１部の正面図である。
又、図４は、第３実施の形態を示す板ブラシシール２の１部の正面図である。
更に、図５は板ブラシシール２の折曲部が形成される前工程の正面図である。
図６は、図５に示す途中工程の板ブラシシールをプレス加工して折曲部に加工した状態の正面図である。
図７は、本発明の第４実施の形態を示す板ブラシシール２の１部の正面図である。
図８は、図１の板ブラシシール２の１部の積層配置関係を示す正面図である。
図９は、本発明の第５実施の形態を示す板ブラシシール２の１部を示す斜視図である。
図１０は、本発明の第６実施の形態を示す板ブラシシール２の１部を示す斜視図である。
図１１は、図１の板ブラシシール２の１部を示す正面図である。
図１２は、図１１の板ブラシシール２の作動状態を示す正面図である。
【００２８】
本発明に係わる板ブラシシール装置１を図面に基づいて以下に詳述する。
図１及び図２において、１は板ブラシシール装置である。又、この板ブラシシール装置１の取付部４を含む固定部２０は、一方の部品であるケーシング５０の内周面５２に設けられた溝等の固着部に取り付けられる（以下、一方の部品をケーシング５０とする）。又、板ブラシシール装置１の内周側の自由端部１５は他方の部品である軸６０の外周面と対向して接触又は近接した状態に嵌合して配置される（以下、他方の部品を軸６０とする）。そして、高圧Ｐ１側の被密封流体を板ブラシシール２によりシールする。
【００２９】
このブラシシール装置１は、板ブラシシール２、保持板部１０及び背板部１６が主要な構成部品となっている。尚、保持板部１０及び背板部１６を設けることなく板ブラシシール２のみをケーシング５０の固着部に取り付けて板ブラシシール装置１とすることもできる。
このうち、板ブラシシール２は、各シール板３が軸６０の周方向に沿って積層状態に重ねられると共に、全体が環状に形成されている。このシール板３は、取付部分４Ａが径方向に取り付けられると共に、シール部分６Ａが、図４に示すように、軸６０の回転方向に折曲部７を介して傾斜している。又、シール板３の取付部分４Ａの取付面４Ａ１には間隔保持部５を接触状態にして各シール板３が環状に積層されている。この間隔保持部５の設定された厚さ寸法により自由端１５側のシール部分６Ａの接面６Ａ１が互いに接触状態に積層される。そして、取付部４は外周面が全周に渡って溶接等により固着する。
【００３０】
シール板３は、薄板から形成されており、１実施例としての薄板は、厚さが０．０５から０．５mmの範囲であり、長さが２０．０から１００．０mmで、幅が３．０から１０．０mmの長方形に形成されている。この厚さ、長さ、幅は、取付装置の大きさに応じてこの寸法以外の大きさにも種々に設計される。
【００３１】
そして、シール板３の取付部分４Ａの取付面４Ａ１に長方形状のスペーサとしての間隔保持部５が取り付けられる。又、取付面４Ａ１には電気メッキ等により厚肉にしたニッケル合金の間隔保持部５を形成することもできる。この間隔保持部５の厚さは、図４に示すように、シール板３を環状に積層したときに取付部分４Ａの取付面４Ａ１間に生じるスペースの間隙の寸法である。この取付面４Ａ１間の間隙は、シール板３を内周自由端部１５側の接面６Ａ１を互いに接触又は近接させて軸６０の円周面に沿って環状に積層したときに、取付部４の円周は自由端部１５の円周より大径となるだけ円周が長くなるので、この円周長さを等分した間隔が各取付部分４Ａ間に生じる寸法である。この各間隙の寸法に対応した厚さに間隔保持部５の厚さを形成する。この間隔保持部５は、金属板、電気メッキ等の金属厚肉被膜、折曲げ加工による凸部等に形成したスペーサである。
【００３２】
図２は、図１に於いて、板ブラシシール２の自由端部１５側のシール部６の各接面６Ａ１間が接触状態に配列されているものである。この状態で、取付部分４Ａの接面４Ａ１は、間隔保持部５を介して互いに接触状態で積層されている。そして、取付部４の外周面と共に、背板部１６及び保持板部１０の外周面を溶接等により接着して固定部２０として一体化することもできる。
【００３３】
各シール板３は、取付部分４Ａとシール部分６Ａとの境界から折曲げられた折曲部７に形成されている。この折曲部７によるシール部分６Ａの傾斜角度Ａは、軸の回転速度、軸の偏心の大きさ、更には、軸の揺動状態により決められる。図３に示す板ブラシシール２は、シール板３の折曲部７の折曲角度Ａを３２度に設計した１実施例である。又、図４に示す板ブラシシール２の折曲部７の折曲角度Ａは４５°の形成されている。そして、このシール板３の長さが３０．０mmで、幅が５．０mmである。又、シール板３の厚さが０．1mmである。更に、シール板３の材質は、ニッケル合金（INCO718)で、間隔保持部５はニッケル合金、ステンレス鋼、特殊鋼等である。
【００３４】
この他の実施例に於けるシール板３の形状として一般的に設定された数字範囲は、シール板３の折曲角度Ａは３０°から８０°に設計されている。更に好ましくは、４０°から７８°にしている。そして、このシール板３は、長方形状に形成されているものである。
又、このシール板３の長方形状の長さは８．０〜５５．０ｍｍの範囲に形成され、幅が２．５〜７．５ｍｍの範囲に形成したものを利用した。更に好ましい例としては、３０．０×３．０mm、５０．０×８．０mm、４５．０×６．０mmのものがある。
又、シール板３の厚さの範囲は、０．０１〜０．５ｍｍの範囲で、好ましくは０．０８〜０．３ｍｍのものを使用した。
【００３５】
これらの寸法は、板ブラシシール装置１の大きさにより設定されるものであり、大径であればある程、それに応じてシール板３の大きさも大きく形成される。又、被密封流体の圧力が高ければ高いほど幅寸法も大きく形成される。
又、薄板７は、鋼板、ステンレス板、ニッケル基の合金板、コバルト合金板、セラミック板等の材質が用いられる。
更に、間隔保持部５は、長方形板、シール板３を折曲げたスペーサ、メッキによる厚肉、シール板３を加工した凸部等に形成される。この間隔保持部５の材質は、ニッケル、コバルト合金などが適しているが、シール板３の材質と同様にすると、両者の接合性及び熱膨張係数の差による膨張、収縮などの点から良好な結果がいられる。
【００３６】
次に、板ブラシシール装置１に於いて、板ブラシシール２を介して被密封流体が作用する側と対向側には、板ブラシシール２を支持するリング状の背板部１６が設けられている。この背板部１６には、板ブラシシール２の取付部４を保持する固着部１６Ａと板ブラシシール２に被密封流体の圧力が作用して極端に曲げられないように支持する支持面１６Ｂとが設けている。そして、板ブラシシール２が被密封流体の圧力を受けても変形しないように支持面１６Ｂにより支持している。この背板部１６は、鋼板、ステンレス板、ニッケル合金板、コバルト合金板、アルミニウム板等が用いられる。
【００３７】
板ブラシシール２を支持する背板部１６に対し反対側には、保持板部１０が配置されている。保持板部１０は、背板部１６の径方向の幅より小さい幅のリング状に形成されている。この保持板部１０は背板部１６と協働して板ブラシシール２を保持するものである。この保持板部１０も、背板部１６と同様な材質により製作されている。
【００３８】
板ブラシシール２は、上述したように、背板部１６と保持板部１０とにより取付部４を挟持すると共に、この３部品の接合部を溶接により一体に結合されている。この背板部１６と板ブラシシール２と保持板部１０の結合部が固定部２０を形成する。尚、板ブラシシール２が背板部１６と保持板部１０により挟持しない場合は、取付部４が固定部２０となる。
図１では、保持板部１０の長さが固定部２０の長さに形成されているが、背板部１６に近い径方向の長さに形成することも可能である。この図１より長くした保持板部１０の場合には、板ブラシシール２と保持板部１０との間に僅かな間隙が形成される。
【００３９】
板ブラシシール２、背板部１６及び保持板部１０は、上述した材質を選定しているが、ケーシング５０の線膨張係数に合わせて材質を選定することが好ましい。特に、シール板３の材質は、ニッケル基の合金の他に、ステンレス鋼、その他に、鋼、非鉄金属で製作される場合もある。更には、被密封流体の種類、温度、又は、その他の適用分野の条件によって種々の材質が選定されている。
【００４０】
図３は、板ブラシシール２を円弧状に配列する前工程として直線状に積層した状態を拡大したものであって、板ブラシシール２の折曲部７の１部を示す第２実施の形態である。このシール板３は、外周側となる取付部分４Ａと内周側となるシール部分６Ａとの境界が４５°又は５０°の折曲角度Ａに折曲げられた折曲部７を基に積層している。又、取付部分４Ａには側面に取付面４Ａ１が形成されており、取付面４Ａ１に間隔保持部５を接着又は接合し、この間隔保持部５を介した各シール板３を順々に積層する。そして、この図３に示す状態から各シール板３を間隔保持部５と共に軸６０の周面に沿って環状に形成し、環状を成す板ブラシシール２を形成する。このとき、シール板３には折曲部７が形成されているから、間隔保持部５を取付部分４Ａの取付面４Ａ１に接合すると、折曲部７により間隔保持部５はずれることなく取付面４Ａ１に保持される。その結果、シール板３と間隔保持部５とは容易に直線状にでも円弧状にでも自由な方向へ積層することができるわけである。
【００４１】
そして、図３に示すシール板３を図４に示すように環状に配列すると、設計した厚さの各間隔保持部５を各取付部分４Ａ間に挟持されているから、この各間隔保持部５の厚さ寸法により、各シール部分６Ａの接面６Ａ１を対向する接面６Ａ１と接触又は近接状態に積層できることになる。
このために、シール部分６Ａの各接面６Ａ１間は微少な間隙又は接触状態に形成されるから、シール部分６Ａの積層により形成されるシール部６はシール能力を発揮することができる。更に、背板部１６の内径を板ブラシシール２の内径に近い寸法に形成するすることにより、シール部６の被密封流体と対向する側を仕切るから更にシール能力が向上する。
【００４２】
図４は、図３のようにシール板３を直線状に積層してから板ブラシシール２を整列して円弧状にしたものである。そして、この板ブラシシール２におけるシール部分６Ａの接面６Ａ１は、対向する接面６Ａ１と互いに接触していると共に、シール部６Ａの取付部４側は間隔保持部５により対向する接面６Ａ１間が間隙に形成されている。この間隔保持部５側の接面６Ａ１間の間隙はシール板３に可撓性を付与すると共に、自由端部１５側は、接面６Ａ１間の間隙が接触状態にあるから、シール部６のシール能力を向上させることができる。
更に、シール板３のシール部分６Ａは、軸６０の径方向に対して折曲部７により４５°又は５５°の折曲角度Ａに傾斜しているから、軸６０の当接に対して折曲部７側が弾性変形し、自由端部１５が軸６０に摺接した場合でも摩耗するのを防止する。
【００４３】
図５と図６は、シール板３の折曲部７を形成する方法の１実施例を示すものである。
図５に示すように平板を成すシール板３の取付面４Ａ１に間隔保持部５を接合して複数枚積層し、この複数枚積層した板ブラシシール２の１部をプレス加工により折曲部７に折曲げ形成する。この平板状の板ブラシシール２の図５に示す１部は、この１部全体を一括して折曲部７に折曲げて図６に示すような折曲部７に形成したものである。この折曲部７の折曲角度Ａは３０°から８０°の範囲に形成すると良い。この１実施例では折曲部７の折曲角度Ａが４５°又は５２°に形成したものである。
この折曲部７はシール板３における間隔保持部５側の接面６Ａ１間に間隙が存する位置を折曲角度Ａに折曲げて形成するので、シール板３の折曲部７の加工が極めて容易になる。そして、シール板３の材質は、ニッケル合金である。又、間隔保持部５はステンレス鋼の長方形板又はニッケルメッキ等により厚肉に形成したものであって、スペーサである。
シール板３の大きさは、この実施例では３０．０mm×５．０mmの長方形で、厚さが０．1mmのものが用いられている。これに対して間隔保持部５の厚さは、０．３mmに形成されている。この図６に示すように積層したものを図４に示すように取付部分４Ａを円弧状に再配列することにより、板ブラシシール２に容易に形成される。
【００４４】
図７は、ステンレス鋼又はニッケル合金材製のシール板３の一端を折返に曲げてシール板３に間隔保持部５を１体形成したものである。この間隔保持部５を加工するときに、折曲部７も同時に形成する。折曲部７の折曲角度Ａは４５°又は６０°に形成されている。シール板３の一端を折曲げた間隔保持部５の側面は取付面４Ａ１に形成されている。そして、シール板３と間隔保持部５は１体であるから、シール板３を積層すれば間隔保持部５も同時に積層できる。このために間隔保持部５を積層するときにずれることもない。
このシール板３はニッケル合金板であって、その大きさは、４５．０×６．０の長方形で、厚さが０．０５mmにしたものである。又、間隔保持部５の厚さもニッケル合金板で０．０５mmに形成されている。
【００４５】
図８は、板ブラシシール２のシール板３を円弧状に積層した状態の各寸法関係の図である。
この板ブラシシール２の１部は、シール板３の取付面４Ａ１に間隔保持部５を接合して各シール板３を積層すると共に、シール部分６Ａの自由端部１５側の接面６Ａ１を接合状態に形成した拡大図である。この図８から明らかなように、接面６Ａ１間は自由端部１５側が密接し、間隔保持部５側が徐々に拡大する間隙に形成される。この３角形状の間隙がシール板３の可撓性に極めて有効である。
シール板３の厚さＴ１は、０．０１から０．５mmに形成するとよい。又、間隔保持部５の厚さも０．０１から０．８mmの範囲に形成するとよい。
図８に示す傾斜角度Ａの関係は、設計するときにＡ３＝Ａ１−Ａ２の関係にする。
又、シール板３の総数はＮ＝３．１４１５×Ｄ２／Ｔ１＋Ｔ２となる。
更に、Ｌ２＝Ｔ１／ｓｉｎＡ３となる。
尚、Ｄ１は板ブラシシール２の平均内径、Ｄ２は取付部４の平均内径、Ｄ３は板ブラシシール２の外径、Ｌ１＝シール部分６Ａの長さ、Ｌ２はシール板３に於ける平均内径Ｄ１の周方向の長さである。
【００４６】
図９は、本発明の第５実施の形態の板ブラシシール２の１部であり、シール板３の取付部分４Ａには、２個の貫通孔９が設けられている。そして、この各貫通孔９に２本の整列棒１１を貫通してシール板３を積層すると共に、保持する。この整列棒１１で取付部分４Ａを固定すると板ブラシシール２の取付部４が形成される。このように整列棒１１で保持すると、板ブラシシール装置１の組立作業の能率が向上する。
【００４７】
図１０は、本発明の第６実施の形態の板ブラシシール２の１部を示すものであって、取付部分４Ａにおける貫通孔９と整列棒１１が１個の場合である。整列棒１１を１個にすると、積層して整列する作業が極めて容易になる。
特に、シール板３に折曲部７を設けて整列棒１１により整列すると、折曲部７を介した整列作用により積層整列作業が極めて容易になる。
又、取付部分４Ａを積層して整理棒１１で取付部分４Ａを固定すると保持板部１０及び背板部１６で固定することなく、取付部４のみで固定部２０を形成することが可能になる。
【００４８】
図１１は、図１に示す板ブラシシール装置１がケーシング５０と軸６０との間に正常に配置された正面図である。軸６０が偏芯しない場合には板ブラシシール装置１が図１１に示すように嵌合して被密封流体をシールする。
【００４９】
図１２は、板ブラシシール装置１がケーシング５０に保持されて軸６０に嵌合していると共に、軸６０が偏芯して板ブラシシール２の１部に当接した状態である。
しかし、板ブラシシール２はシール部６が折曲部７により傾斜しているとともに、間隔保持部５によりシール部分６Ａの接面６Ａ１の取付部分４Ａ側が間隙に形成されているから弾性変形を可能にして可撓性を有し、軸６０との圧接力を弱めることが可能になる。
そして、シール部６の接面６Ａ１間の密接により、シール能力を向上することが可能になる。
同時に、被密封流体は、背板部１６によりシール部６の取付部４側がシールされる。尚、この背板部１６が無くとも被密封流体をシールすることは可能である。
【００５０】
以上述べたように、本発明に係わる板ブラシシール装置１は、１実施例として、ケーシング５０の内周面５２に軸６０が嵌合して相対移動する間隙をシールするのに効果が発揮される。この板ブラシシール装置１は、ケーシング５０の内周面５２に設けられた溝部に取付部４又は固定部２０が固着されていると共に、傾斜して積層されたシール部分６Ａから成るシール部６が軸６０側と嵌合している。
この板ブラシシール装置１は、可撓性のシール部６により軸の周面を囲んで環状に形成されているので、ケーシング５０と軸６０との間隙を効果的にシールすると共に、軸６０との圧接に対して摩擦力を弱める。
【００５１】
又、シール部６は、各シール部分６Ａの積層される接面６Ａ１間の間隙が自由端部１５側では狭く、取付部４側では大きく成るような状態に積層されているので、シール部６は被密封流体をシールすると共に、取付部４側では軸６０等の当接に対して弾性変形可能な可撓性を発揮する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係わるブラシシール装置によれば、各シール板の取付部分を軸に対して径方向に配列しているから、配列が容易になるとともに、取付部分とシール部分との境に折曲部を設けているから、折曲部によってシール板の配列がずれることもない。また、折曲部によって内端が支えられた各取付部分間の径方向を成す間隔保持部も軸に対して放射状に配列すればよいので、シール板の配列とともに、組み立てが極めて容易になる。さらに、取付部分は径方向に配列されているので、取付部の外周面は平らな周面状になり、取付部を結合するための溶接が容易になる。また、取付部分は間隔保持部を介して互いに接合して環状に積層するだけで、シール部分の接面間を接触又は近接できるので、シール効果が向上する。さらに、図８から明らかなように、折曲部の突出した曲がり面により取付部側の各接面間の間隙も狭くなるので、軸の周面に沿った環状を成すシール部により被密封流体をシールする優れた効果を奏する。又、シール板の各配列した接面間の微少な間隙の働きにより軸の当接に対してシール部分の間隔保持部側が可撓性を発揮し、この可撓性の付与により軸と強く摩耗するのが効果的に防止できる。しかも、シール部は、被密封流体の作用方向に対してシール板としての幅があるから弾性変形することもなく、耐圧能力の効果を発揮する。
【００５３】
請求項２に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、取付部分とシール部分との境界が折曲部に形成され、取付部分は軸の径方向へ取り付けられると共に、取付部分に板状のスペーサを設けても折曲部を介して径方向に保持されるので簡単に積層できると共に、環状に組み立てることが容易になる効果を奏する。又、板状のスペーサの厚さ寸法によりシール部分の接面間の密接状態を設定する効果を奏する。
【００５４】
請求項３に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、加工時に、折曲部の折曲げ加工行程と、シール板を折り返して間隔保持部が形成される加工工程とが同時にできるので、製作が容易である。又、折曲げられたスペーサによりシール板と間隔保持部とを一体化できるので、シール板を組み立てるとスペーサも同時に組立られるから全体の組立が容易になる効果を奏する。そして、折曲げたスペーサは取付部を強固に保持させる効果を奏する。
【００５５】
請求項４に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、シール部が軸の回転方向へ３０°から８０°に傾斜しているので、軸の揺動によりシール部が、軸と当接しても、シール部が取付部により片持ち梁のように保持されていると共に、間隔保持部側の接面間の間隙により弾性変形可能にされているので、自由端部の圧接力を弱めてシール部が軸と摺動しても摩耗するのを効果的に防止する。
【００５６】
請求項５に係わる本発明の板ブラシシール装置によれば、シール板に設けられた貫通孔に整列棒を貫通して積層すると、簡単にシール板を環状に積層することが可能になる。同時に、取付部を整列棒で固着すると、保持板部で取付部を挟持する必要も無く組立が簡単になる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる好ましい１実施の形態を示す板ブラシシール装置の軸方向の半断面図である。
【図２】図１の板ブラシシール装置を内径側から見た１部の平面図である。
【図３】本発明に係わる第２実施の形態を示す板ブラシシールの１部の正面図である。
【図４】本発明に係わる第３実施の形態を示す板ブラシシールの１部の正面図である。
【図５】本発明に係わる板ブラシシールにおける折曲部の加工前工程を示す１部の正面図である。
【図６】図５に示す板ブラシシールを折曲げ加工した正面図である。
【図７】本発明に係わる第４実施の形態の板ブラシシールの正面図である。
【図８】本発明に係わるシール板を３枚積層した状態の寸法関係を示す正面図である。
【図９】本発明に係わる第５実施の形態の板ブラシシールを組立た状態の１部の斜視図である。
【図１０】本発明に係わる第６実施の形態の板ブラシシールを組立る状態の１部の斜視図である。
【図１１】図１に示す板ブラシシール装置の１部の正面図である。
【図１２】  図１１の板ブラシシール装置の作動状態の１部の正面図である。
【図１３】  従来のブラシシール装置の半断面図である。
【図１４】  従来の板ブラシシール装置の１部の斜視図である。
【符号の説明】
１  板ブラシシール装置
２  板ブラシシール
３  シール板
４  取付部
４Ａ  取付部分
４Ａ１  取付面
５  間隔保持部
６  シール部
６Ａ  シール部分
６Ａ１  接面
７  折曲部
９  貫通孔
１０  保持板部
１１  整列棒
１５  自由端部
１６  背板部
１６Ａ  固着部
１６Ｂ  支持面
２０  固定部
５０  ケーシング
５２  内周面
６０  軸
【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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