| 【発明の名称】 |
ブラシ型シール装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】村上 昌也
【氏名】河野 徹
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| 【要約】 |
【課題】機械部分の材質に応じて多種の材質のプレート部材を管理する必要をなくし、また使用部位の径寸法に合わせた寸法のプレート部材を準備する必要をなくしたブラシ型シール装置を提供する。
【解決手段】互いに相対的に運動するハウジング１６と回転軸１７との間に環状の剛毛ブラシ２０が配置され、剛毛ブラシ２０の先端が回転軸１７に直接接触か或いは僅かな隙間を有して位置されているブラシ型シール装置において、剛毛ブラシ２０を、多数本の剛毛１の一端部を互いに連結して簾状にしたものを曲げて剛毛１の先端が内周側となる環状に形成し、この剛毛ブラシ２０をハウジング１６に押し付けて径方向および軸方向への移動を阻止するボルト８およびフランジ９を設け、シール時に流体の圧力により剛毛ブラシがハウジング１６に押圧されるようになっている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 互いに相対的に運動する二つの機械部分の間に環状の剛毛ブラシが配置され、この剛毛ブラシの先端が一方側の機械部分に直接接触か或いは僅かな隙間を有して位置されているブラシ型シール装置において、前記剛毛ブラシを、多数本の剛毛の一端部を互いに連結して簾状にしたものを曲げて剛毛の先端が内周側となる環状に形成し、この剛毛ブラシを他方の機械部分に押し付けて径方向および軸方向への移動を阻止する保持手段を設け、シール時に流体の圧力により前記剛毛ブラシが他方の機械部分に押圧されることを特徴とするブラシ型シール装置。
【請求項２】 互いに相対的に運動する二つの機械部分の間に環状の剛毛ブラシが配置され、この剛毛ブラシの先端が一方側の機械部分に直接接触か或いは僅かな隙間を有して位置されているブラシ型シール装置において、前記剛毛ブラシを、多数本の剛毛の一端部を互いに連結して簾状にしたものを曲げて剛毛の先端が内周側となる環状に形成し、この剛毛ブラシを他方の機械部分に押し付けて径方向および軸方向への移動を阻止する保持手段を設け、シール時に流体の圧力により前記剛毛ブラシが他方の機械部分に押圧されるものであり、前記剛毛を互いに連結して簾状に形成するために可撓性の固定具を用い、前記剛毛ブラシの剛毛の高圧作用側を覆うように前記固定具に沿って複数枚並べた分割片からなる側板を設けたことを特徴とするブラシ型シール装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに相対的に運動する二つの機械部分の間に環状の剛毛ブラシが配置されたブラシ型シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このブラシ型シール装置は、例えば航空機エンジンなどの高温ガス用の軸受のシール、ガスタービンなどのハウジングなどの固定部とシャフトや回転翼などの間のシールに用いられている。
【０００３】このブラシ型シール装置は、従来、例えば図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えばハウジング５２と回転軸５３との間に環状の剛毛ブラシ５１が配置されている。
【０００４】この剛毛ブラシ５１は、図１８（Ｂ）に示すように、一対の環状の剛体からなるプレート部材５４の間に挟んで支持されている。プレート部材５４は、バックプレート５４Ａと、サイドプレート５４Ｂとからなっている。剛毛ブラシ５１とプレート部材５４とは、溶接、ロー付け、接着、ねじ締結などにより互いに固定されている。そして、このプレート部材５４をハウジング５２に取り付けることにより、剛毛ブラシ５１をハウジング５２に組み付けている。剛毛ブラシ５１は、内径側の先端が回転軸５３に摺動するようになっている。
【０００５】プレート部材５４の形状の点で図１８（Ｂ）のものとは若干異なるものが図１８（Ｃ）に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この図１８の従来例にあっては、次のような課題がある。プレート部材５４をハウジング５２の熱膨張係数と合わせるため、ハウジング５２の材質に応じ多種の材質のプレート部材５４を用意しなければならない。プレート部材５４が取り付けられる径寸法（曲率）は、装置設計により多数変化する。この使用部位の径寸法に合わせた寸法のプレート部材５４を準備する必要がある。
【０００７】本発明は、このような従来例の課題を解決するために創案されたものである。本発明の目的は、プレート部材を削減可能とすることにより、取付け相手である機械部分の材質に応じて多種の材質のプレート部材を管理する必要をなくし、また剛毛ブラシを曲げて径寸法を調整可能とすることにより、使用部位の径寸法に合わせた寸法のプレート部材を準備する必要をなくしたブラシ型シール装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため、本発明では次のように構成されている。請求項１では、互いに相対的に運動する二つの機械部分の間に環状の剛毛ブラシが配置され、この剛毛ブラシの先端が一方側の機械部分に直接接触か或いは僅かな隙間を有して位置されているブラシ型シール装置において、前記剛毛ブラシを、多数本の剛毛の一端部を互いに連結して簾状にしたものを曲げて剛毛の先端が内周側となる環状に形成し、この剛毛ブラシを他方の機械部分に押し付けて径方向および軸方向への移動を阻止する保持手段を設け、シール時に流体の圧力により前記剛毛ブラシが他方の機械部分に押圧されるように構成されている。
【０００９】請求項２では、互いに相対的に運動する二つの機械部分の間に環状の剛毛ブラシが配置され、この剛毛ブラシの先端が一方側の機械部分に直接接触か或いは僅かな隙間を有して位置されているブラシ型シール装置において、前記剛毛ブラシを、多数本の剛毛の一端部を互いに連結して簾状にしたものを曲げて剛毛の先端が内周側となる環状に形成し、この剛毛ブラシを他方の機械部分に押し付けて径方向および軸方向への移動を阻止する保持手段を設け、シール時に流体の圧力により前記剛毛ブラシが他方の機械部分に押圧されるものであり、前記剛毛を互いに連結して簾状に形成するために可撓性の固定具を用い、前記剛毛ブラシの剛毛の高圧作用側を覆うように前記固定具に沿って複数枚並べた分割片からなる側板を設けて構成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を図１ないし図１７を参照して説明する。図１には、本発明のブラシ型シール装置の一実施形態が示されている。この図１に示すブラシ型シール装置は、互いに相対的に運動する二つの機械部分としての例えばハウジング１６と回転軸１７との間に装着された環状の剛毛ブラシ２０を有している。
【００１１】ここで、剛毛ブラシ２０は、多数本の剛毛１の端部を互いに連結して簾状に設けたもの（図２を参照）を曲げて環状に形成されている。一方、剛毛ブラシ２０の内径側の先端は、回転軸１７に直接接触か或いは僅かな隙間を有するように位置されている。
【００１２】剛毛ブラシ２０の径方向および軸方向への移動を阻止して保持するように保持手段が設けられている。径方向への移動とは、回転軸１７またはハウジング１６への方向に移動することである。軸方向への移動とは、回転軸１７の軸線方向に平行に移動することである。この保持のため、剛毛ブラシ２０は、ハウジング１６に対して押し付けられるように取り付けられる。この図１の実施形態では、保持手段は、ハウジング１６にねじ込まれたボルト８と、このボルト８により回転軸１７の軸線方向に移動可能となっており剛毛ブラシ２０をハウジング１６に押し付けるフランジ９とを有している。
【００１３】剛毛ブラシ２０は、一側面が高圧側空間１８に面し、ハウジング１６に面した側面が低圧側空間１９にある。このように剛毛ブラシ２０の位置を設定する理由は、高圧側空間１８からの流体の圧力により剛毛ブラシ２０をハウジング１６に押圧させることにより、剛毛ブラシ２０が広がることを防止し、もってシール性能の低下を防止するためである。
【００１４】剛毛ブラシ２０は、既に述べたように、多数本の剛毛１の端部を互いに連結して簾状に設けたものを曲げて、先端を内周にした環状に形成されている。剛毛ブラシ２０をこのように設けた理由の一つは、プレート部材を削減することにより、ハウジング１６の材質に応じて多種の材質のプレート部材を管理する必要をなくすためである。他の理由は、剛毛ブラシ２０を曲げて径寸法を調整可能とすることにより、使用部位の径寸法に合わせた寸法のプレート部材を準備する必要をなくすようにするためである。剛毛ブラシ２０の剛毛１の材料は、金属材料、セラミックス材料または複合材料などから適宜選択すればよい。
【００１５】剛毛ブラシ２０は、簾状とするために、この図１の実施形態では、固定具が用いられている。本実施形態では、固定具として金属製、つまり固定金具４を挙げている。固定金具４は、本実施形態では、図２に示すように、多数本の剛毛１の端部を二本の固定金具４で挟み、その剛毛１の端部を固定金具４と共に溶接、接着または拡散接合して簾状とした。図２において、符号５は、溶接部、接着部または拡散接合部を示している。次いで、この簾状のものを曲げて環状とすることにより、剛毛ブラシ２０を得た。なお、拡散接合とは、高温によりブラシの毛どうし、或いはインサート部材を用いて原子の相互拡散を利用して接合する方法のことである。
【００１６】固定金具４は、可撓性をもつことにより、剛毛ブラシ２０の径寸法を曲げにより調整可能とし、ハウジング１６に設けた取付け部位の径寸法に沿わせることを可能とされている。例えば図３に示すように、固定金具４の材質を例えばＳＵＳ３０４とし、固定金具４の幅Ａを２０ｍｍ以下、且つ厚さＢを４ｍｍ以下にすることにより、可撓性をもたせて、容易に取付け相手の径寸法に沿わせることが可能となる。固定具の材質として本実施形態では金属製のものを説明したが、材質は金属に限らず、樹脂、その他適宜の材料を選択してよい。
【００１７】図４ないし図７には、剛毛ブラシ２０を簾状に設ける場合について、図１、図２に示したもの以外の実施形態が示されている。まず、図４の簾状の剛毛ブラシ２０は、剛毛１の端部を溶接、接着または拡散接合などにより可撓性をもって連結されたものである。図４において、符号２は、溶接、接着または拡散接合による連結部を示している。このように溶接、接着または拡散接合により可撓性をもって保持されているので、剛毛ブラシ２０の径寸法を曲げにより調整可能となっている。
【００１８】また、図５の簾状の剛毛ブラシ２０は、外径側の端部を編み込みによって可撓性をもって保持されたものである。編み込みとは、金属繊維などからなる織物片の一端側をほぐして横糸を除去し、縦糸のみを残し、次いで、その織物片を複数枚、重ね合わせたものである。図５において、符号３は、横糸を除去していない未除去部を示している。この未除去部３は、図４の連結部２に相当する。
【００１９】また、図６の簾状の剛毛ブラシ２０は、剛毛１の端部を固定金具４の溝６に埋め込んである。図７の簾状の剛毛ブラシ２０は、固定金具４の穴７に埋め込んである。これら図６、図７の剛毛ブラシ２０にあっては、剛毛１を溝６や穴７に埋め込んだ後、剛毛１の端部を固定金具４と共に溶接、接着または圧着するようにしてもよい。
【００２０】図８ないし図１０には、上述した図２に示した簾状の剛毛ブラシ２０をハウジング１６に取り付けたシール装置全体の種々の実施形態が示されている。上述した図１では剛毛ブラシ２０を保持する保持手段としてボルト８およびフランジ９を示したが、図８ないし図１０にはそれ以外の保持手段が種々示されている。なお、以下に示すシール装置の実施形態では、剛毛ブラシ２０として上述した図２に示したものを図示したが、剛毛ブラシ２０の形態はこの図２のものに限定されるものではなく、例えば図４ないし図７に示した剛毛ブラシ２０も使用できることは勿論である。
【００２１】まず、図８のシール装置は、バネ１０Ａおよびパッド１０Ｂが保持手段となっており、バネ１０Ａにより付勢されたパッド１０Ｂにより剛毛ブラシ２０がハウジング１６に押し付けられるようになっている。また、剛毛ブラシ２０の根元をおさえ込むことで、軸方向の広がりを抑え、シール性能を一層向上させることができる。バネの種類は、図８に示したコイルバネに限らず、板バネ、その他、適宜種類のものを採用してよい。バネに代えて、バネに相当する手段、例えばゴムなどを用いるようにしてもよい。
【００２２】また、図９のシール装置は、剛毛ブラシ２０を取り付けるためにハウジング１６に設けられた溝と剛毛ブラシ２０との間の隙間を一部狭くし、狭隙部１１を設けた。この図９の実施形態では、狭隙部１１が保持手段となっている。
【００２３】挟隙部１１を保持手段とする場合の他の実施形態が、図１０に示されている。本実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、ハウジング１６は、複数個、例えば二個の分割体１６Ａ、１６Ｂに分割されている。分割体１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ、内面に狭隙部１１が設けられている。剛毛ブラシ２０は、この場合であると、二本用意する。そして、この分割体１６Ａ、１６Ｂの分割端面部の狭隙部１１に対して、矢印Ｎの方向に剛毛ブラシ２０を挿入していくと、狭隙部１１の周方向に沿って剛毛ブラシ２０が半円状に曲がって収納される。二個の分割体１６Ａ、１６Ｂの狭隙部１１に剛毛ブラシ２０を挿入した後、二個の分割体１６Ａ、１６Ｂを合体させるようにする。二個の分割体１６Ａ、１６Ｂを合体したら、環状の剛毛ブラシ２０が形成される。ハウジング１６の狭隙部１１の入口には、図１０（Ｂ）に示すように、案内用テーパ１２を設ければ、剛毛ブラシ２０を挿入しやすくなるので、望ましい。
【００２４】図１１ないし図１６の剛毛ブラシ２０は、側板１３を固定具である固定金具４に取り付けた実施形態が種々示されている。この側板１３は、剛毛ブラシ２０の高圧作用側、つまり高圧側空間１８に面した側を覆うように設けられている。この側板１３を設ける理由としては、次の三つのものが挙げられる。第一の理由は、側板１３により、剛毛ブラシ２０の広がりを抑え、もってシール性能を一層向上させるためである。第二の理由は次のとおりである。図１７（Ａ）に示すように側板が無いと、矢印Ｃで示す流体の流れにより剛毛ブラシ２０から回転軸１７に対する押し付け力が働き、剛毛ブラシ２０を摩耗するおそれがある。これに比べて、図１７（Ｂ）に示すように側板１３を備えていると、流体の流れを側板１３が受けるので、剛毛ブラシ２０から回転軸１７に加えられる押し付け力が低減され、その結果、剛毛ブラシ２０の摩耗が抑えられるので、一層好ましい。第三の理由は次のとおりである。側板１３を備えていると、ハウジング１６に剛毛ブラシ２０を組付ける際に、剛毛ブラシ２０に人が直接手に触れることが少なくなることにより、組付け時に剛毛ブラシ２０を変形させることが少なくなる。すなわち、組付け時の剛毛ブラシ２０の取扱いが一層容易となる。
【００２５】これら図１１ないし図１６に示された側板１３は、スリット１４が間隔をおいて複数本設けられることにより、周方向に複数枚の分割片１５となって設けられている。このように複数枚の分割片１５から側板１３を構成する理由は、側板１３に可撓性をもたせることにより、ハウジング１６に設けた取付け部位の径寸法に合わせて曲げ調整可能とするためである。一枚一枚の分割片１５自体は、剛体である。
【００２６】まず、図１１に示す実施形態では、スリット１４が側板１３の径方向に沿って延びており、なおかつ幅一定のものとして設けられている（特に図１１（Ｂ）を参照）。また、図１２に示す実施形態では、スリット１４が側板１３の径方向に対して角度をもって傾斜しており、且つ幅一定のものとして設けられている（特に図１２（Ａ）を参照）。これら図１１、図１２の側板１３は、曲げると、図１１（Ｃ）、図１２（Ｂ）に示すように、隣合う分割片１５どうしが一部重なり合うものとなる。
【００２７】ところが、この図１１、図１２の実施形態のように分割片１５どうしが重なり合うものにあっては、隣り合う分割片１５どうしが干渉し合って、曲げにくくなるおそれがある。この不便を解消したものが図１３、図１４に示されている。この図１３、図１４の実施形態では、スリット１４が側板１３の外径側から内径側にいくにしたがって幅広となるように設けられている（特に図１３（Ａ）、図１４（Ａ）を参照）。図１３の実施形態では、スリット１４が径方向に沿っている。図１４の実施形態では、スリット１４が径方向に対して角度をもって傾斜している。この図１３、図１４のようなスリット１４にあっては、曲げたときに、図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）に示すように、分割片１５どうしが干渉し合うことが避けられる。
【００２８】一方、これら図１３、図１４のようにスリット１４を内径側にいくにしたがって幅広としたものにあっては、曲げたときに隣り合った分割片１５どうしの間に隙間ができることにより、剛毛ブラシ２０の広がりを防止する機能、流体を受ける機能などが低下する懸念がある。この図１３、図１４の実施形態の問題を解決するには、図１５に示すように、側板１３を二重構造とし、隣り合う分割片１５どうしが曲げる前の状態で一部重なり合うように設ければよい。この図１５のように二重構造としたものにあっては、図１５（Ｂ）に示すように、曲げたときに分割片１５どうしの間に隙間ができることが避けられる。
【００２９】前に述べた図１１ないし図１５の側板は、剛毛ブラシ２０の上流側の一側面のみに設けられていた（図１１（Ａ）、図１５（Ａ）を参照）。これに対して、図１６に示すように、剛毛ブラシ２０の高圧側空間１８と低圧側空間１９との両側に側板１３を設けるようにしてもよい。このように、剛毛ブラシ２０の両側面に側板１３を設けると、組付け時に側板１３の位置に注意しなくてすみ、取扱いが容易となる。
【００３０】今まで述べた実施形態では同一の側板１３のスリット１４の位相や径方向の角度が一定のものであったが、これに対して同一の側板にあってもスリットの位相や径方向の角度を変えるようにしてもよい。
【００３１】上述した実施形態にあっては、次のように管理の容易性などが図られるものとなる。剛毛ブラシ２０が簾状となっていることにより、従来用いていたプレート部材がなくともハウジング１６に対して取付け可能である。剛毛ブラシ２０をハウジング１６の取付け部位の径寸法に合わせて曲げた後、切断により周長を短くしたり、或いは不足長さ分を追加したりして、ハウジング１６に取り付ける。
【００３２】側板１３を設けた剛毛ブラシ２０にあっては、剛毛ブラシ２０の広がりを抑えることにより、シール性能が向上される。
【００３３】
【発明の効果】以上説明した本発明によると次のような効果を奏する。請求項１の発明によると、剛毛の端部が連結されて簾状となったものから造られているので、従来用いていたプレート部材を削減できる。したがって、取り付ける相手の機械部分の材質を考慮する必要がなくなり、多種の材質のプレート部材を管理する必要をなくすことができる。また、剛毛ブラシを取付け部位の径寸法に合わせて曲げ調整することができるので、剛毛ブラシを最低限の数種類の長さの規格に統一でき、もって量産効果によるコストダウンを期待することができる。
【００３４】請求項２の発明によると、側板により剛毛ブラシの広がりを抑えることができ、シール性能を向上できる。また、流体の流れに伴う剛毛ブラシの機械部品への押し付けを側板により抑えることができるので、剛毛ブラシの摩耗を抑えることができる。さらに、組付け時における剛毛ブラシの変形を側板により防止するので、取扱いを容易にできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０９２４５３
【氏名又は名称】イーグル・イージーアンドジー・エアロスペース株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月２０日（１９９８．１０．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８０７４
【弁理士】
【氏名又は名称】中林 幹雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８７８（Ｐ２０００−１２０８７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９７９７３ |
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