CN104685269A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封装置，其具备树脂制的密封环以及弹簧单元，即使压力产生作用，密封环也难以在内周方向上产生变形，并难以产生空隙，能够使密封性提高。为了达成该目的，本发明的密封装置，通过安装于在相对运动的两部件中的一方的部件上设置的安装槽，同时，紧密接触于位于另一方的部件以及安装槽的侧壁，从而将所述两部件之间进行密封，所述密封装置具有：密封环，在筒状部的端部设置径向部，以筒状部的外周面紧密接触于另一方的部件，同时，以径向部的端面紧密接触于安装槽的侧壁；金属等刚性材料制的支承环，具备接触于筒状部的内周面的部位以及接触于径向部的轴向另一方的端面的部位；弹簧单元，对支承环以及密封环进行按压。支承环具备将密封环的筒状部从其内周侧支承的功能。

Description

密封装置

技术领域

本发明有关一种涉及密封技术的密封装置。本发明的密封装置，例如在伴随旋转运动、摇动运动或者往复动作运动的油空压机器中使用，或者在旋转、摇动或者往复动作用途中需要密封装置的各种机器等中使用。

背景技术

先前以来，作为旋转、摇动或者往复动作用的密封装置，已知有图5中所示的密封装置，为了通过将由PTFE等构成的树脂制的密封环51按压于对象密封面52、53而产生密封面压，因此该密封装置并用由O形环等橡胶环构成的弹簧单元54(参照专利文献1)。

但是，在密封环51的圆周方向的刚性劣化的情况下，或者在弹簧单元54产生的按压力不足的情况下，存在如下问题：通过作用于密封环51的外周部的压力(密封流体压)的大小，密封环51在内周方向上产生变形，在密封环51的外周侧产生空隙，该空隙成为泄漏路径，从而压力发生泄漏。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-78851号公报

专利文献2：日本特开平8-193603号公报

专利文献3：日本专利第3403694号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

鉴于以上各点，本发明的目的在于提供一种密封装置，其具备树脂制的密封环以及弹簧单元，即使压力产生作用，密封环也难以在内周方向上产生变形，进而难以产生空隙，能够使密封性提高。

(解决技术问题的技术方案)

为了达成上述目的，本发明技术方案的密封装置，通过安装于在相对运动的两部件中的一方的部件的外周面上设置的安装槽，同时，紧密接触于位于所述安装槽的外周侧的另一方的部件以及所述安装槽的一方的侧壁，从而将所述两部件之间进行密封，所述密封装置的特征在于，具有：树脂制的密封环，在筒状部的轴向一方的端部朝向径向内方设置径向部，以所述筒状部的外周面紧密接触于所述另一方的部件，同时，以所述径向部的轴向一方的端面紧密接触于所述安装槽的一方的侧壁；金属等刚性材料制的支承环，具备接触于所述筒状部的内周面的部位以及接触于所述径向部的轴向另一方的端面的部位，并且组合于所述密封环；弹簧单元，对所述支承环以及密封环进行按压；所述支承环具备将所述密封环的筒状部从其内周侧支承的功能。

另外，本发明技术方案的密封装置，其特征在于，在上述的本发明技术方案所记载的密封装置中，所述弹簧单元由橡胶环或者金属弹簧构成。

具备上述构成的本发明的密封装置，除了树脂制的密封环以及弹簧单元之外，作为其第三构成要素，还具有金属等刚性材料制的支承环。树脂制的密封环，在筒状部的轴向一方的端部朝向径向内方具备径向部，由此，成形为半切截面L字形或者大致L字形。金属等刚性材料制的支承环具备接触于密封环的筒状部的内周面的部位以及接触于径向部的轴向另一方的端面的部位，并且组合于密封环。因此，支承环的至少一部分配置于密封环的筒状部的内周侧，发挥将筒状部从其内周侧支承的功能，因此，即使压力产生作用，也能够抑制密封环在内周方向上产生变形。弹簧单元将支承环以及密封环朝向对象密封面进行按压，具体而言，适合使用橡胶环或者金属弹簧。

(发明的效果)

本发明实现了以下的效果。

即，在本发明中，如以上说明，由于金属等刚性材料制的支承环发挥将树脂制的密封环的筒状部从其内周侧支承的功能，因此，即使压力产生作用，也能够抑制密封环在内周方向上产生变形。因此，难以在密封环的外周侧产生空隙，能够使密封性提高。

附图说明

图1(A)是比较例所涉及的密封装置的半切截面图，(B)是示出其不良情况发生状态的半切截面图。

图2是本发明的第一实施例所涉及的密封装置的半切截面图。

图3(A)是比较例所涉及的密封装置的半切截面图，(B)是示出其不良情况发生状态的半切截面图。

图4是本发明的第二实施例所涉及的密封装置的半切截面图。

图5是现有例所涉及的密封装置的半切截面图。

符号说明

1 一方的部件

1a、11a、12a、31a、31e、33a 外周面

2 另一方的部件

2a、11c、12b、13c、31c、31g 内周面

3 安装槽

3a、3c 侧壁

3b 底壁

11 密封环

11b、12c、13a、13b、31b、31f、33b 端面

12 筒状部

13 径向部

21 橡胶环(弹簧单元)

31 支承环

31d、33c 端面部

32 空间部

33 突起部

41 金属弹簧(弹簧单元)。

具体实施方式

本发明包含以下的实施方式。

(1)

(1-1)由于在实现将树脂制的密封环按压于对象面的作用的橡胶环或者金属弹簧等弹簧单元(也称为“负载环”)的按压力确保方面存在限度，因此，通过将密封环设置成L字截面，并且在L字部的内侧附加金属等刚性材料制的支承环，从而通过压力，抑制密封环向内周方向产生变形，实现了确保密封性。

(1-2)在上述(1-1)的情况下，通过将支承环设置成梯形截面，并且以锥形状与橡胶环接触，从而使密封环以斜楔形状密接于对象面，实现了确保密封性。这种情况下，作为支承环，优选的是将圆周上一部分切割掉。

(1-3)在上述(1-2)的情况下，通过将密封环和支承环的角部接触位置形成为空隙(空间)，从而通过橡胶环的反弹力，支承环没有发生碰撞，以斜楔状按压密封环，实现了确保密封性。

(2)

(2-1)由于在实现将树脂制的密封环按压于对象面的作用的橡胶环或者金属弹簧等弹簧单元(也称为“负载环”)的按压力确保方面存在限度，因此，通过将密封环设置成L字截面，并且在L字部的内侧附加具有凸形状的支承环，从而通过该凸形状的压力，抑制密封环向内周方向产生变形，实现了确保密封性。

(2-2)在上述(2-1)的情况下，通过将密封环和支承环的角部接触位置形成为空隙(空间)，从而支承环不会受到以斜楔状按压密封环时的制约(碰撞)。

(3)本发明中的密封环以及支承环，无论有无切割均可使用，能够得到同样的效果。

(实施例)

接着，根据附图，对本发明的实施例进行说明。

第一实施例…

图1示出比较例所涉及的密封装置，与之相对，图2示出本发明的第一实施例所涉及的密封装置。

图1(A)中示出的比较例所涉及的密封装置如下构成。

即，该密封装置，通过安装于在相对运动(相对旋转或者相对摇动)的两部件1、2中的一方的部件1的外周面1a上设置的环状的安装槽3，同时，紧密接触于位于安装槽3的外周侧的另一方的部件2以及安装槽3的一方的侧壁3a，从而将两部件1、2之间进行密封，作为其构成要素，具有由PTFE等构成的树脂制的密封环11和作为弹簧单元的橡胶环21。安装槽3形成为半切截面长方形的形状。

密封环11具备圆筒面状的外周面11a、轴直角平面状的轴向一方的端面11b以及锥形面状的内周面11c，并且形成为半切截面三角形的形状，以外周面11a能够滑动地紧密接触于另一方的部件2的内周面2a，同时，以轴向一方的端面11b紧密接触于安装槽3的一方的侧壁3a。

橡胶环21形成为半切截面圆形的O形环状的形状，在压缩状态下插装于密封环11的内周面11c与安装槽3的底壁3b以及另一方的侧壁3c之间，利用其反弹力将密封环11向另一方的部件2的内周面2a以及安装槽3的一方的侧壁3a进行按压。

在此，根据该比较例，当对密封环11从其外周侧作用压力(密封流体压)P时，如图1(B)所示，存在如下可能性：密封环11在内周方向上产生变形，在密封环11的外周面11a与另一方的部件2的内周面2a之间产生径向的空隙c，该空隙c成为泄漏路径R，从而压力P发生泄漏。

因此，在图2中示出的第一实施例所涉及的密封装置中，做出以下对策。

即，将上述比较例中为半切截面三角形状的树脂制的密封环11，形成为在筒状部12的轴向一方的端部朝向径向内方一体地设置有径向部13的半切截面L字形或者大致L字形的形状，在筒状部12的内周侧组装有金属等刚性材料制的支承环31。

密封环11的筒状部12具备：圆筒面状的外周面12a、相同的圆筒面状的内周面12b以及锥形面状的轴向另一方的端面12c，以外周面12a能够滑动地紧密接触于另一方的部件2的内周面2a。该紧密接触部中的密封面压，通过筒状部12相对于另一方的部件2的初期的配合量(嵌め合わせ代)而适当地设定，或者通过将支承环31组装于筒状部12的内周侧并且扩大筒状部12的直径尺寸而适当地设定。轴向一方的端面12c可以不是锥形面状，例如可以是轴直角平面状。

密封环11的径向部13具备轴直角平面状的轴向一方的端面13a、相同的轴直角平面状的轴向另一方的端面13b、以及锥形面状的内周面13c，并且以轴向一方的端面13a紧密接触于安装槽3的一方的侧壁3a。该紧密接触部中的密封面压通过径向部13经由支承环31被橡胶环21向轴向一方按压而适当地设定。内周面13c可以不是锥形面状，例如可以是圆筒面状。

支承环31具备圆筒面状的外周面31a、轴直角平面状的轴向一方的端面31b、以及锥形面状的内周面31c，并且，在外周面31a的轴向一方的端部与端面31b的外周端部之间具备与内周面31c平行的锥形面状的倒角部31d，形成为半切截面梯形或者大致梯形的形状，以外周面31a紧密接触于密封环11的筒状部12的内周面12b，同时，以轴向一方的端面31b紧密接触于密封环11的径向部13的轴向另一方的端面13b。因此，在该实施例中，支承环13的外周面31a构成本发明技术方案的“与筒状部的内周面接触的部位”，并且，支承环31的轴向一方的端面31b构成本发明技术方案的“与径向部的轴向另一方的端面接触的部位”。

橡胶环21形成为半切截面圆形的O形环状的形状，在压缩状态下插装于支承环31的内周面31c与安装槽3的底壁3b以及另一方的侧壁3c之间，利用其反弹力对支承环31进行按压，经由支承环31对密封环11进行按压。在橡胶环21相对于安装槽3的空间容积的充填率较大的情况下，橡胶环21不仅与支承环31的内周面31c接触，并且与密封环11的筒状部12的轴向另一方的端面12c和/或密封环11的径向部13的内周面13c接触，对这些面进行直接按压。

在上述构成的密封装置中，由于在树脂制的密封环11的筒状部12的内周侧组装有金属等刚性材料制的支承环31，因此，支承环31能够发挥将密封环11的筒状部12从其内周侧支承的功能。因此，即使对密封环11从其外周侧作用压力(密封流体压)P，密封环11也难以在内周方向上产生变形，在密封环11的外周面11a与另一方的部件2的内周面2a之间难以产生径向的空隙，因此，能够抑制将该空隙作为泄漏路径的压力P的泄漏。

此外，作为上述支承环31的一方式，考虑使用环的圆周上一部分被切割掉并且直径尺寸能够扩大的支承环，这种情况下，由于支承环31受到橡胶环21的反弹力而将密封环11的径向部13按压于安装槽3的一方的侧壁3a，同时，将密封环11的筒状部12按压于另一方的部件2的内周面2a，因此，能够发挥轴向按压力与径向按压力的组合而产生的斜楔作用。

而且，在这种情况下，由于上述斜楔作用，存在支承环31陷入密封环11的筒状部12的内周面12b与径向部13的轴向另一方的端面13b交叉的角部而使密封环11损伤的可能性，而在该密封装置中，如上所述，由于在支承环31的肩部设置有倒角部31d，因此，支承环31不接触上述角部，进而支承环31不会陷入上述角部而使密封环11损伤。在上述角部与倒角部31d之间，形成有被密封环11的筒状部12的内周面12b、径向部13的轴向另一方的端面13b以及倒角部31d所包围的半切截面三角形状的环状的空间部32。

另外，关于上述第一实施例所涉及的密封装置，能够追加以下的说明。

(1)密封环11的筒状部12的径向厚度尺寸((外径－内径)/2)，优选为安装槽3的底壁3b以及另一方的部件2的内周面2a之间的径向间隔尺寸的20～30％的范围。

(2)密封环11的轴向宽度尺寸，优选为安装槽3的轴向宽度尺寸的90～100％的范围。

(3)密封环11的筒状部12的外周面12a以及径向部13的轴向另一方的端面13b的内周端部之间的径向间隔尺寸，优选为安装槽3的底壁3b以及另一方的部件2的内周面2a之间的径向间隔尺寸的40～60％的范围。

(4)支承环31的轴向宽度尺寸和支承环31的径向宽度尺寸((外径－内径)/2)，优选为彼此相等。另外，这些尺寸优选为安装槽3的轴向宽度尺寸的30～50％的范围。

(5)橡胶环21的径向宽度尺寸((外径－内径)/2)，优选为安装槽3的底壁3b以及另一方的部件2的内周面2a之间的径向间隔尺寸的60～80％的范围。

(6)各个作为锥形面状的密封环11的筒状部12的轴向另一方的端面12c、密封环11的径向部13的内周面13c以及支承环31的内周面31c相对于密封装置中心轴线的锥形倾斜角度，分别优选为45度。另外，这三面在初期设定中可以配置于同一面上。

(7)橡胶环21的材质，只要是橡胶状弹性体可以是NBR、FKM、EPDM等任意一种。

第二实施例…

图3示出比较例所涉及的密封装置，与之相对，图4示出本发明的第二实施例所涉及的密封装置。

图3(A)中所示的比较例所涉及的密封装置如下构成。

即，该密封装置，通过安装于在相对运动(相对旋转或者相对摇动)的两部件1、2中的一方的部件1的外周面1a上设置的环状的安装槽3，同时，紧密接触于位于安装槽3的外周侧的另一方的部件2以及安装槽3的一方的侧壁3a，从而将两部件1、2之间进行密封，作为其构成要素，具有由PTFE等构成的树脂制的密封环11、金属等刚性材料制的支承环31、作为弹簧单元的金属弹簧41。安装槽3形成为半切截面长方形的形状。

密封环11具备圆筒面状的外周面11a、轴直角平面状的轴向一方的端面11b以及锥形面状的内周面11c，并且形成为半切截面三角形的形状，以外周面11a能够滑动地紧密接触于另一方的部件2的内周面2a，同时，以轴向一方的端面11b紧密接触于安装槽3的一方的侧壁3a。

支承环31具备锥形面状的外周面31e、轴直角平面状的轴向另一方的端面31f以及圆筒面状的内周面31g，并且形成为半切截面三角形的形状，以外周面31e能够滑动地紧密接触于密封环11的内周面11c。

金属弹簧41形成为线圈状，在压缩状态下插装于支承环31的轴向另一方的端面31f与安装槽3的另一方的侧壁3c之间，利用其反弹力对支承环31进行按压，同时，经由支承环31将密封环11按压于另一方的部件2的内周面2a以及安装槽3的一方的侧壁3a。该金属弹簧4在该密封装置的圆周上等分状地配置有多个。

在此，根据该比较例，当对密封环11从其外周侧作用压力(密封流体压)P时，如图3(B)所示，存在如下可能性：密封环11在内周方向上产生变形，在密封环11的外周面11a与另一方的部件2的内周面2a之间产生径向的空隙c，该空隙c成为泄漏路径R，从而压力P发生泄漏。

因此，在图4中示出的第二实施例所涉及的密封装置中，做出以下对策。

即，将上述比较例中为半切截面三角形状的树脂制的密封环11形成为在筒状部12的轴向一方的端部朝向径向内方一体地设置有径向部13的半切截面L字形或者大致L字形的形状，在筒状部12的内周侧组装有设置于上述支承环31的外周面31e的突起部33。

密封环11的筒状部12具备圆筒面状的外周面12a、相同的圆筒面状的内周面12b以及锥形面状的轴向另一方的端面12c，并且以外周面12a能够滑动地紧密接触于另一方的部件2的内周面2a。该紧密接触部中的密封面压，通过筒状部12相对于另一方的部件2的初期的配合量而适当地设定，或者通过将支承环31组装于筒状部12的内周侧并且扩大筒状部12的直径尺寸而适当地设定。

另一方面，密封环11的径向部13具备轴直角平面状的轴向一方的端面13a、相同的轴直角平面状的轴向另一方的端面13b以及锥形面状的内周面13c，并且以轴向一方的端面13a紧密接触于安装槽3的一方的侧壁3a。该紧密接触部中的密封面压通过径向部13经由支承环31被金属弹簧41向轴向一方按压而适当地设定。

支承环31具备锥形面状的外周面31e、轴直角平面状的轴向另一方的端面31f、以及圆筒面状的内周面31g，并且形成为半切三角形的形状，进一步，在外周面31e上设置有环状的突起部33。突起部33具备圆筒面状的外周面33a以及轴直角平面状的轴向一方的端面33b，并且，在外周面33a的轴向一方的端部与端面33b的外周端部之间具备与支承环31的外周面31e平行的锥形面状的倒角部33c，形成为半切截面梯形或者大致梯形的形状，以外周面33a紧密接触于密封环11的筒状部12的内周面12b，同时，以轴向一方的端面33b紧密接触于密封环11的径向部13的轴向另一方的端面13b。因此，在该实施例中，突起部33的外周面33a构成本发明技术方案的“与筒状部的内周面接触的部位”，并且，突起部33的轴向一方的端面33b构成本发明技术方案的“与径向部的轴向另一方的端面接触的部位”。

金属弹簧41形成为线圈状，在压缩状态下插装于支承环31的轴向另一方的端面31f与安装槽3的另一方的侧壁3c之间，利用其反弹力对支承环31进行按压，经由支承环31对密封环11进行按压。

在上述构成的密封装置中，由于在树脂制的密封环11的筒状部12的内周侧组装有金属等刚性材料制的支承环31，因此，支承环31的突起部33能够发挥将密封环11的筒状部12从其内周侧支承的功能。因此，即使对密封环11从其外周侧作用压力(密封流体压)P，密封环11也难以在内轴方向上产生变形，在密封环11的外周面11a与另一方的部件2的内周面2a之间难以产生径向的空隙，因此，能够抑制将该空隙作为泄漏路径的压力P的泄漏。

此外，作为上述支承环31的一方式，考虑使用环的圆周上一部分被切割掉并且直径尺寸能够扩大的支承环，这种情况下，由于支承环31利用金属弹簧41的反弹力而将密封环11的径向部13按压于安装槽3的一方的侧壁3a，同时，将密封环11的筒状部12按压于另一方的部件2的内周面2a，因此，能够发挥轴向按压力与径向按压力的组合而产生的斜楔作用。

而且，在这种情况下，由于上述斜楔作用，存在支承环31的突起部33陷入密封环11的筒状部12的内周面12b与径向部13的轴向另一方的端面13b交叉的角部而使密封环11损伤的可能性，而在该密封装置中，如上所述，由于在支承环31的突起部33的肩部设置有倒角部33c，因此，支承环31不接触上述角部，进而支承环31不会陷入上述角部而使密封环11损伤。在上述角部与倒角部33c之间，形成有被密封环11的筒状部12的内周面12b、径向部13的轴向另一方的端面13b以及倒角部33c所包围的半切截面三角形状的环状的空间部32。

作为与上述第一实施例以及第二实施例所涉及的密封装置的共同之处，关于树脂制的密封环11的材质，除了PTFE之外，也可以为尼龙等硬质树脂。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种密封装置，通过安装于在相对运动的两部件中的一方的部件的外周面上设置的安装槽，同时，紧密接触于位于所述安装槽的外周侧的另一方的部件以及所述安装槽的一方的侧壁，从而抑制密封对象从轴向一方向另一方通过该密封装置的外周侧而泄露，所述密封装置的特征在于，

具有：树脂制的密封环，在筒状部的轴向一方的端部朝向径向内方设置径向部，以所述筒状部的外周面紧密接触于所述另一方的部件，同时，以所述径向部的轴向一方的端面紧密接触于所述安装槽的一方的侧壁；金属等刚性材料制的支承环，具备接触于所述筒状部的内周面的部位以及接触于所述径向部的轴向另一方的端面的部位，并且组合于所述密封环；弹簧单元，对所述支承环以及密封环进行按压；

所述支承环具备将所述密封环的筒状部从其内周侧支承的功能。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：

所述弹簧单元由橡胶环或者金属弹簧构成。

Claims (2)

1.一种密封装置，通过安装于在相对运动的两部件中的一方的部件的外周面上设置的安装槽，同时，紧密接触于位于所述安装槽的外周侧的另一方的部件以及所述安装槽的一方的侧壁，从而将所述两部件之间进行密封，所述密封装置的特征在于，

具有：树脂制的密封环，在筒状部的轴向一方的端部朝向径向内方设置径向部，以所述筒状部的外周面紧密接触于所述另一方的部件，同时，以所述径向部的轴向一方的端面紧密接触于所述安装槽的一方的侧壁；金属等刚性材料制的支承环，具备接触于所述筒状部的内周面的部位以及接触于所述径向部的轴向另一方的端面的部位，并且组合于所述密封环；弹簧单元，对所述支承环以及密封环进行按压；

所述支承环具备将所述密封环的筒状部从其内周侧支承的功能。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：

所述弹簧单元由橡胶环或者金属弹簧构成。