JP2001099328A - Seal - Google Patents
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- JP2001099328A JP2001099328A JP27219699A JP27219699A JP2001099328A JP 2001099328 A JP2001099328 A JP 2001099328A JP 27219699 A JP27219699 A JP 27219699A JP 27219699 A JP27219699 A JP 27219699A JP 2001099328 A JP2001099328 A JP 2001099328A
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- seal
- space
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- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、径方向内外で同心
状に配設されている２つの部材の対向する環状空間に配
備されて当該環状空間を軸方向に低圧空間とこれより圧
力が高い高圧空間との２つの空間に仕切るシールに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arrangement in which two members arranged concentrically inside and outside in the radial direction are arranged in an opposed annular space, and the annular space is axially provided with a low-pressure space and a pressure higher than the low-pressure space. The present invention relates to a seal that partitions into two spaces, a high-pressure space and a high-pressure space.
【０００２】[0002]
【従来の技術】空間を仕切って一方の空間を他方の空間
から密封するシールには、環状芯金に弾性体を被着し、
その弾性体の内周部分を回転部材に摺動するリップとし
てなり、リップと回転部材との間の隙間を密封箇所と
し、そこからのオイルの漏洩を防止するものがある。2. Description of the Related Art An elastic body is attached to an annular core to seal a space and seal one space from the other space.
There is a type in which an inner peripheral portion of the elastic body is formed as a lip that slides on a rotating member, and a gap between the lip and the rotating member is used as a sealed portion to prevent oil from leaking therefrom.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このようなシールの場
合、リップ形状が同じであるにもかかわらず、真空空間
と大気圧空間という２つの空間の仕切りに用いた場合、
密封性にばらつきがあった。In the case of such a seal, when it is used for partitioning two spaces, a vacuum space and an atmospheric pressure space, even though the lip shape is the same,
There was variation in the sealability.
【０００４】そこで、本発明者らが、その要因について
鋭意研究を重ねた結果、次のことが判明した。すなわ
ち、リップと回転部材との軸方向接触幅が大きいほど、
また、前記摺動圧が大きいほど、前記密封箇所の密封性
が高められる。The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the factors, and as a result, have found the following. That is, the larger the axial contact width between the lip and the rotating member,
In addition, the greater the sliding pressure, the higher the sealing performance of the sealed portion.
【０００５】一方、前記軸方向接触幅が大きいほど、ま
た、摺動圧が大きいほど、リップの回転部材に対する摺
動抵抗が大きくなり、回転部材の回転特性に好ましくな
い。On the other hand, the greater the axial contact width and the greater the sliding pressure, the greater the sliding resistance of the lip against the rotating member, which is undesirable for the rotating characteristics of the rotating member.
【０００６】そのため、従来のシールにおけるリップ形
状には、その上半分断面形状を例えばエッジが先鋭とさ
れた逆三角形状として、可能な限り、回転部材との軸方
向接触幅を小さくする一方で前記摺動圧を大きくして密
封性を高める一方で、エッジが先鋭とされることで軸方
向接触幅を小さくして摺動抵抗を全体的に低減して前記
回転特性を向上させるようにしていた。For this reason, the lip shape of the conventional seal has an upper half sectional shape of, for example, an inverted triangular shape with a sharpened edge, and the axial contact width with the rotating member is reduced as much as possible. While increasing the sliding pressure to improve the sealing performance, the sharpened edge reduces the axial contact width, thereby reducing the sliding resistance as a whole and improving the rotational characteristics. .
【０００７】しかしながら、前記リップ形状の場合、軸
方向接触幅の範囲が規定されていない形状であるため
に、その製作精度あるいはその素材によって、前記軸方
向接触幅も接触圧も一定にすることができず、摺動抵抗
を低減しながら前記密封性の管理をすることが困難であ
ったために、その密封性にばらつきがあった。However, in the case of the lip shape, since the range of the axial contact width is not specified, it is necessary to make the axial contact width and the contact pressure constant depending on the manufacturing accuracy or the material thereof. Since it was difficult to control the sealing performance while reducing the sliding resistance, the sealing performance varied.
【０００８】なお、このようなシールでは、これまで、
オイルシールが使用されていたが、そのリップの素材
が、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等の一
般的なゴムであるために、上記した特殊な環境下では、
密封対象空間と大気圧空間との過大な圧力差により、内
部のガス等がリップそれ自体を容易に透過して密封対象
空間側に入り込んでしまい、その密封性を低下させてい
たことも本発明者らは見いだした。[0008] In such a seal,
The oil seal was used, but the material of the lip is a common rubber such as nitrile rubber, acrylic rubber, silicon rubber, etc.
Due to an excessive pressure difference between the space to be sealed and the atmospheric pressure space, gas in the inside easily penetrates the lip itself and enters the space to be sealed, thereby reducing the sealing performance. Found them.
【０００９】そこで、本発明においては、シールにおい
て、リップと一方の部材との軸方向接触幅を所定範囲内
に管理できるようにして、摺動抵抗を所定以下に管理す
ると同時に、所要の密封性を確実に得られるようにする
ことを解決すべき共通の課題としている。Therefore, in the present invention, in the seal, the axial contact width between the lip and one of the members can be controlled within a predetermined range, so that the sliding resistance is controlled to a predetermined value or less, and at the same time, the required sealing performance is maintained. Is a common issue to be solved.
【００１０】また、本発明においては、シールにおい
て、さらに、上述の特殊環境下でのリップそれ自体にお
けるガス透過を防止して密封対象空間に対する密封性を
より向上させることを他の解決すべき課題としている。Another object of the present invention is to prevent the gas from permeating through the lip itself under the above-mentioned special environment in the seal and to further improve the sealing performance with respect to the space to be sealed. And
【００１１】なお、本発明の他の解決すべき課題につい
ては後述から明らかとされる。The other problems to be solved by the present invention will be clarified later.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明第１のシールにお
いては、径方向内外に配設されている回転部材と固定部
材とが対向する空間に配備されて当該空間を軸方向に低
圧空間とこれより圧力が高い高圧空間との２つの空間に
仕切るシールであって、回転部材との間の隙間（密封箇
所）を密封するリップを備え、リップの回転部材に対す
る軸方向接触幅が、前記密封箇所に対する最低限度の密
封性を確保するのに必要とされる軸方向接触幅以上で、
かつ、回転軸に対する摺動抵抗が限界許容上限値となる
軸方向接触幅以下であることを特徴としている。According to the first seal of the present invention, a rotating member and a fixed member disposed inside and outside in the radial direction are provided in a space facing each other, and the space is axially defined as a low-pressure space. A seal for partitioning a space (sealed portion) between the rotary member and the high-pressure space, wherein the lip seals a gap (sealed portion) between the rotary member and an axial contact width of the lip with the rotary member; Above the axial contact width required to ensure the minimum sealing
In addition, the sliding resistance with respect to the rotating shaft is not more than the axial contact width at which the limit allowable upper limit is reached.
【００１３】本発明第２のシールにおいては、径方向内
外に配設されている回転部材と固定部材とが対向する空
間に配備されて当該空間を軸方向に１０-4Ｐａ以下の低
圧空間と大気圧空間との２つの空間に仕切るシールであ
って、固定部材側に取り付けられる環状芯金に、回転部
材に対して接触されるリップを被着した構成とされ、リ
ップの回転部材に対する軸方向接触幅Ｗ０が０．２ｍｍ
≦Ｗ０≦２．０ｍｍの範囲に規定されていることを特徴
としている。In the second seal of the present invention, the rotating member and the fixed member disposed inside and outside in the radial direction are provided in a space facing each other, and the space is axially reduced to a low-pressure space of 10 -4 Pa or less. A seal partitioning into two spaces, an atmospheric pressure space, and a lip to be brought into contact with a rotating member is attached to an annular core bar attached to a fixed member side, and the lip is arranged in an axial direction with respect to the rotating member. Contact width W0 is 0.2mm
≦ W0 ≦ 2.0 mm.
【００１４】なお、好ましくは、リップが、回転部材側
に向いて軸方向接触幅が漸次小さくなる上半分断面形状
がほぼ三角形形状とされ、その内径側頂部が丸く形成さ
れている。Preferably, the lip has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which the contact width in the axial direction gradually decreases toward the rotating member, and the top on the inner diameter side is rounded.
【００１５】なお、好ましくは、リップが、回転部材側
に向いて軸方向接触幅が漸次小さくなる上半分断面形状
がほぼ三角形形状とされ、このリップが付け根側から内
径側に撓まされることにより、その低圧空間側の斜面が
回転部材に対して接触させられている。Preferably, the lip has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which the contact width in the axial direction gradually decreases toward the rotating member, and the lip is bent from the base side toward the inner diameter side. The slope on the low pressure space side is brought into contact with the rotating member.
【００１６】なお、好ましくは、前記リップの回転部材
に対する締め代が、前記軸方向接触幅を保持するように
管理されている、好ましくは、前記リップの回転部材に
対する締付力が、前記軸方向接触幅を保持するように管
理されている。Preferably, the interference of the lip with respect to the rotating member is managed so as to maintain the contact width in the axial direction. Preferably, the tightening force of the lip with respect to the rotating member is controlled in the axial direction. It is managed to maintain the contact width.
【００１７】なお、好ましくは、前記リップの素材とし
て、前記低圧空間の圧力が所定値以下のときの該リップ
に対する窒素ガスの透過性が所定値以下となるような素
材が選定されている。ここで、低圧空間は、真空または
この圧力に近い空間だけに限定されるものではなく、高
圧空間との圧力関係において相対的に低圧の空間という
広い意味に解釈されるべきである。また、高圧空間は、
大気圧だけに限定されるものではなく、低圧空間との圧
力関係において相対的に高圧の空間という広い意味に解
釈されるべきである。Preferably, the material of the lip is selected so that the permeability of nitrogen gas to the lip when the pressure in the low-pressure space is equal to or less than a predetermined value is equal to or less than a predetermined value. Here, the low-pressure space is not limited to a vacuum or a space close to the pressure, but should be interpreted in a broad sense as a relatively low-pressure space in a pressure relationship with the high-pressure space. Also, the high pressure space
It is not limited to the atmospheric pressure alone, but should be interpreted in a broad sense as a relatively high-pressure space in relation to a low-pressure space.
【００１８】なお、好ましくは、前記リップが、高圧空
間を大気圧空間としたとき、低圧空間の真空度が１０-4
Ｐａ以下において、窒素ガス透過性が３．２２５（ｃｍ
3／ｍ2／２５μｍ／２４ｈ／２５℃気圧）以下となる素
材で構成されている。Preferably, when the high pressure space is an atmospheric pressure space, the low pressure space has a degree of vacuum of 10 -4.
At Pa or lower, the nitrogen gas permeability is 3.225 (cm
3 / m 2 / 25μm / 24h / 25 ℃ pressure) is composed of a composed material below.
【００１９】なお、好ましくはこの素材は、フッ素系ゴ
ムである。Preferably, this material is a fluorine-based rubber.
【００２０】なお、好ましくはこの素材は、フッ素系樹
脂である。Preferably, this material is a fluororesin.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面を参照して説
明する。なお、各実施の形態のシールは、例えば真空チ
ャンバの内外に回転軸を貫通して配設するような状況
で、真空チャンバ内外を遮断するために用いられるが、
これに限定されるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the seal of each embodiment is used to shut off the inside and outside of the vacuum chamber, for example, in a situation where the rotary shaft is penetrated inside and outside the vacuum chamber.
It is not limited to this.
【００２２】（実施の形態１）図１および図２を参照し
て、本発明の実施の形態１のシールについて説明する。
図１は、リップが回転軸に摺動する前の状態におけるシ
ールの上半分の縦断面図であり、図２は、リップが回転
軸に摺動している状態にあるシールの上半分の縦断面図
である。(Embodiment 1) A seal according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal before the lip slides on the rotating shaft, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal with the lip sliding on the rotating shaft. FIG.
【００２３】図中、１は、回転軸、２は、ハウジング、
３はシールである。回転軸１とハウジング２は、径方向
内外で同心状に配設されている回転部材と固定部材との
２つの部材を構成する。In the figure, 1 is a rotating shaft, 2 is a housing,
3 is a seal. The rotating shaft 1 and the housing 2 constitute two members, a rotating member and a fixed member, which are arranged concentrically inside and outside the radial direction.
【００２４】回転軸１とハウジング２との間の環状空間
Ａは、シール３により、軸方向において低圧空間例えば
真空空間（密封対象空間）Ｂと、この密封対象空間Ｂよ
り圧力が高い高圧空間例えば大気圧空間Ｃとに仕切られ
る。An annular space A between the rotary shaft 1 and the housing 2 is sealed by a seal 3 with a low-pressure space, for example, a vacuum space (space to be sealed) B in the axial direction, and a high-pressure space, for example, having a higher pressure than the space B to be sealed. It is partitioned into an atmospheric pressure space C.
【００２５】シール３は、上半分の径方向断面形状がほ
ぼＬ字形の環状芯金４に弾性体５が環状に被着されたも
のからなる。The seal 3 is composed of an annular core 4 whose upper half has a substantially L-shaped cross section in the radial direction and an elastic body 5 is annularly attached.
【００２６】弾性体５の内周部分は、軸方向一方側とな
る大気圧空間Ｃ側へ延びる主リップ６と、この主リップ
６と隣り合わせに設けられ軸方向他方側となる密封対象
空間Ｂ側に向けて漸次縮径するテーパ形状を有する補助
リップ７とされる。The inner peripheral portion of the elastic body 5 has a main lip 6 extending toward the atmospheric pressure space C on one side in the axial direction, and a sealed space B on the other side in the axial direction provided adjacent to the main lip 6. The auxiliary lip 7 has a tapered shape whose diameter gradually decreases toward.
【００２７】主リップ６の内周側頂部６ａは、上半分が
図１で示すように丸みを帯びた断面形状を有しており、
回転軸１上を摺動するときは、図２で示すように回転軸
１に対して下記の関係式（１）を満足するような軸方向
接触幅Ｗ０で接触摺動するようになっている。The inner peripheral top portion 6a of the main lip 6 has an upper half having a round cross-sectional shape as shown in FIG.
When sliding on the rotating shaft 1, as shown in FIG. 2, the sliding is performed with the axial contact width W0 satisfying the following relational expression (1). .
【００２８】なお、主リップ６の内径は、回転軸１の外
径より小さくされていることで、回転軸１に対して所定
の締め代を有している。The inner diameter of the main lip 6 is smaller than the outer diameter of the rotary shaft 1, so that the main lip 6 has a predetermined interference with the rotary shaft 1.
【００２９】また、主リップ６の外周には、それを回転
軸１の外周面に対して所定の締付力で締め付けて圧接さ
せるガータスプリング８が装着されている。A garter spring 8 is mounted on the outer periphery of the main lip 6 to tighten the lip 6 against the outer peripheral surface of the rotary shaft 1 with a predetermined tightening force and press it against it.
【００３０】そして、主リップ６の内周側頂部６ａは、
回転軸１上を摺動していない図１の状態から回転軸１上
を摺動している図２の状態に変形したときの前記軸方向
接触幅Ｗ０が、前記締め代およびガータスプリング８の
締付力で次式（１）を満足するように補助的に管理され
ている。The inner peripheral side top 6a of the main lip 6
The axial contact width W0 when deformed from the state of FIG. 1 not sliding on the rotating shaft 1 to the state of FIG. 2 sliding on the rotating shaft 1 is equal to the interference and the garter spring 8 It is supplementarily managed so that the following expression (1) is satisfied by the tightening force.
【００３１】Ｗ１≦Ｗ０≦Ｗ２ … （１） ただし、Ｗ１：内周側頂部６ａと回転軸１との間の隙間
（密封箇所）に対する最低限度の密封性を確保するのに
必要とされる軸方向接触幅（対密封用軸方向接触幅） Ｗ２：内周側頂部６ａの回転軸１に対する摺動抵抗が限
界許容上限値となる内周側頂部６ａの軸方向接触幅（対
摺動用軸方向接触幅） 本発明者らによる実験によれば、前記Ｗ１については、
０．２ｍｍであり、前記Ｗ２については２．０ｍｍであ
るときが、好ましい結果が得られた。W1 ≦ W0 ≦ W2 (1) where W1 is a shaft required to secure a minimum sealing property with respect to a gap (sealed portion) between the inner peripheral top 6a and the rotating shaft 1. W2: The axial contact width of the inner peripheral top 6a at which the sliding resistance of the inner peripheral top 6a with respect to the rotating shaft 1 becomes the limit allowable upper limit (the sliding axial direction). According to an experiment conducted by the present inventors, W1 was determined as follows.
A preferable result was obtained when W2 was 0.2 mm and W2 was 2.0 mm.
【００３２】また、前記締付力（単位周長当たり：ｇ／
ｍｍ）の調整で前記軸方向接触幅Ｗ０を調整する場合、
実験によれば、前記Ｗ２は締付力７０ｇ／ｍｍ、前記Ｗ
１は締付力２５ｇ／ｍｍであるときが、好ましい結果が
得られた。したがって、締付力の範囲は、２５ｇ／ｍｍ
〜７０ｇ／ｍｍで管理調整される。Further, the tightening force (per unit circumference: g /
mm) to adjust the axial contact width W0,
According to an experiment, the W2 is a tightening force of 70 g / mm and the W2 is
In the case of No. 1, when the tightening force was 25 g / mm, preferable results were obtained. Therefore, the range of the tightening force is 25 g / mm.
It is controlled and adjusted at ~ 70 g / mm.
【００３３】したがって、前記軸方向接触幅Ｗ０が、対
密封用軸方向接触幅Ｗ１以下であると、シール３は最低
限度の密封性を確保できないし、対摺動用軸方向接触幅
Ｗ２以上であると、回転軸１の回転抵抗が許容限界を越
えてしまい、その回転特性が悪化する。つまり、軸方向
接触幅Ｗ０が前記式（１）を満足すると、回転軸１の回
転特性に悪影響を与えないようにする一方で、好ましい
密封性を確保することができる。Therefore, if the axial contact width W0 is smaller than the axial contact width W1 for sealing, the seal 3 cannot secure the minimum sealing performance and is larger than the axial contact width W2 for sliding. Then, the rotation resistance of the rotating shaft 1 exceeds the permissible limit, and its rotation characteristics deteriorate. In other words, when the axial contact width W0 satisfies the expression (1), it is possible to prevent a bad influence on the rotation characteristics of the rotating shaft 1 and to secure a preferable sealing property.
【００３４】さらに、この場合、主リップ６の素材が異
なったり、主リップ６の製作精度のばらつきで、主リッ
プ６の内周側頂部６ａの軸方向接触幅Ｗ０が異なって
も、前記式（１）の関係を満足するよう、主リップ６の
締め代とガータスプリング８による締付力を補助的に調
整することで、内周側頂部６ａの軸方向接触幅Ｗ０が所
定範囲内に収まるよう管理でき、これによって、回転軸
１に対する接触抵抗を増大させないようにすると同時
に、密封性向上に必要な軸方向接触幅を確保できるもの
となる。Further, in this case, even if the material of the main lip 6 is different or the axial contact width W0 of the inner peripheral top portion 6a of the main lip 6 is different due to the variation in the manufacturing accuracy of the main lip 6, the above equation ( By supplementarily adjusting the interference of the main lip 6 and the tightening force of the garter spring 8 so as to satisfy the relationship 1), the axial contact width W0 of the inner peripheral top 6a falls within a predetermined range. Thus, the contact resistance to the rotating shaft 1 can be prevented from increasing, and at the same time, the axial contact width required for improving the sealing performance can be secured.
【００３５】（実施の形態２）図３を参照して本発明の
実施の形態２について説明する。図３は、リップが回転
軸に摺動する前の状態におけるシールの上半分の縦断面
図である。なお、リップが回転軸に摺動している状態に
あるシールの上半分の縦断面図については図２と同様で
あるのでその図示が省略されている。(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal before the lip slides on the rotation shaft. Note that a vertical cross-sectional view of the upper half of the seal in a state where the lip is sliding on the rotation shaft is the same as that in FIG. 2 and is not shown.
【００３６】このようにシール３においては、主リップ
６の内周側頂部６ａが回転軸１上を摺動した場合の図示
は省略されているが、回転軸１に対する軸方向接触幅Ｗ
０は前記式（１）を満足する関係にあり、したがって、
実施の形態１と同様の作用効果を有する。In this manner, in the seal 3, although the illustration of the case where the inner peripheral side top 6a of the main lip 6 slides on the rotary shaft 1 is omitted, the axial contact width W with respect to the rotary shaft 1 is omitted.
0 satisfies the above expression (1).
The third embodiment has the same function and effect as the first embodiment.
【００３７】実施の形態２の場合は、さらにそれぞれ環
状のフッ素系樹脂シート９と、金属環体１０と、弾性体
５とは別体の補助リップ１１とを有した構造となってい
る。In the case of the second embodiment, the structure further includes an annular fluorine-based resin sheet 9, a metal ring body 10, and an auxiliary lip 11 separate from the elastic body 5.
【００３８】フッ素系樹脂シート９は、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ，例えばスターライト工業株式
会社製の商品名ＡＬＰなど）、あるいは樹脂バインダー
にＰＴＦＥを分散混合したものなどのフッ素系合成樹
脂、あるいはテフロン（デュポン社の商品名）などのフ
ッ素系樹脂を素材としてなる。The fluorinated resin sheet 9 is made of a fluorinated synthetic resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE, for example, ALP manufactured by Starlight Industrial Co., Ltd.), a resin binder in which PTFE is dispersed and mixed, or Teflon (Dupont product name) or other fluororesin.
【００３９】フッ素系樹脂シート９は、主リップ６の真
空空間側の斜面上に接着されて設けられ、かつ金属環体
１０により主リップ６との間で押さえられて主リップ６
からの剥がれを防止され、その内周方向端部が、その斜
面の頂点位置よりも外周側に位置付けられている。金属
環体１０はまた、リップ６，１１が密封対象空間Ｂの負
圧で引かれて該密封対象空間Ｂ方向にまくれあがるのを
防止するようになっている。The fluorine-based resin sheet 9 is adhered and provided on the slope of the main lip 6 on the vacuum space side, and is pressed between the main lip 6 and the main lip 6 by the metal ring 10.
The inner peripheral end is located on the outer peripheral side of the apex of the slope. The metal ring 10 also prevents the lips 6 and 11 from being pulled up by the negative pressure of the space B to be sealed and curled up in the direction of the space B to be sealed.
【００４０】フッ素系樹脂シート９が有する主リップの
斜面との位置関係により、主リップ６の摩耗が進行して
いない段階では回転軸１には主リップ６が摺動するが、
フッ素系樹脂シート９は摺動しない。そのため、摺動の
当初は、主リップ６により密封箇所が密封される。The main lip 6 slides on the rotating shaft 1 when the wear of the main lip 6 has not progressed due to the positional relationship between the main lip 6 and the inclined surface of the fluororesin sheet 9.
The fluororesin sheet 9 does not slide. For this reason, at the beginning of the sliding, the sealed portion is sealed by the main lip 6.
【００４１】また、主リップ６は、フッ素系樹脂シート
９によりその姿勢が保持されて良好な密封性を保つこと
ができる。The position of the main lip 6 is maintained by the fluororesin sheet 9 so that good sealing properties can be maintained.
【００４２】また、主リップ６が回転軸１との摺動によ
る摩耗が進んでも、フッ素系樹脂シート９が主リップ６
と共に回転軸１と摺動するようになり、これによってフ
ッ素系樹脂シート９による密封が加わる結果、主リップ
６の摩耗の進行による密封性の低下を防止できる。Even if the main lip 6 wears due to sliding with the rotary shaft 1, the fluorine-based resin sheet 9 keeps the main lip 6
At the same time, the main lip 6 is slid with the rotating shaft 1, whereby the sealing by the fluorine-based resin sheet 9 is added.
【００４３】（実施の形態３）図４および図５を参照し
て本発明の実施の形態３のシールについて説明する。図
４は、リップが回転軸に摺動する前の状態におけるシー
ルの上半分の縦断面図であり、図５は、リップが回転軸
に摺動している状態にあるシールの上半分の縦断面図で
ある。Third Embodiment A seal according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal before the lip slides on the rotating shaft, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal with the lip sliding on the rotating shaft. FIG.
【００４４】実施の形態１および２では、主リップ６の
内周側頂部６ａが前記式（１）を満足するよう内周側頂
部６ａは丸みを帯びた断面形状を有していた。In the first and second embodiments, the inner peripheral top 6a has a rounded cross-sectional shape so that the inner peripheral top 6a of the main lip 6 satisfies the expression (1).
【００４５】これに対して実施の形態３では、その主リ
ップ６が、回転軸１側に向いて軸方向接触幅が漸次小さ
くなる上半分断面形状がほぼ三角形形状とされ、その付
け根側から内径側に撓まされることにより、その密封対
象空間側の斜面が回転軸１に対して接触させられてい
る。そのため、主リップ６は、図４の状態で主リップ６
の密封対象空間Ｂ側の斜面６ｂの軸方向に対する傾斜角
度αbと大気圧空間Ｃ側の斜面６ｃの軸方向に対する傾
斜角度αcとを対比すると、傾斜角度αb＜＜傾斜角度α
cとなっている。そして、この場合、主リップ６の内周
側頂部６ａは、ガータスプリング８からの径方向締付力
の作用方向より大気圧空間Ｂ側にずれて位置している。On the other hand, in the third embodiment, the main lip 6 has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which the axial contact width gradually decreases toward the rotating shaft 1 side. As a result, the slope on the side of the space to be sealed comes into contact with the rotating shaft 1. Therefore, the main lip 6 is moved in the state of FIG.
When the inclination angle α b of the inclined surface 6b on the side of the sealing target space B with respect to the axial direction is compared with the inclination angle α c of the inclined surface 6c of the atmospheric pressure space C with respect to the axial direction, the inclination angle α b << the inclination angle α
c . In this case, the inner peripheral side top portion 6a of the main lip 6 is shifted toward the atmospheric pressure space B from the direction in which the radial tightening force from the garter spring 8 acts.
【００４６】これによって、図５のように主リップ６が
回転軸１と接触摺動すると、主リップ６は、反時計回り
に回動して斜面６ｂが回転軸１と接触摺動することにな
る。そして、この場合、軸方向接触幅Ｗ０は、締付力等
の調整により、前記式（１）の関係を満足するようにな
っている。When the main lip 6 comes into contact with the rotary shaft 1 as shown in FIG. 5, the main lip 6 rotates counterclockwise and the inclined surface 6b comes into contact with the rotary shaft 1. Become. In this case, the axial contact width W0 satisfies the relationship of the above equation (1) by adjusting the tightening force and the like.
【００４７】このことで、実施の形態３も、実施の形態
１および２と同様にして、主リップ６の素材が異なった
り、主リップ６の製作精度のばらつきで、主リップ６の
内周側頂部６ａの軸方向接触幅Ｗ０が異なっても、前記
式（１）の関係を満足するよう、主リップ６の締め代と
ガータスプリング８による締付力を管理調整すること
で、内周側頂部６ａの軸方向接触幅Ｗ０が所定範囲内に
収まるように管理でき、これによって、回転軸１に対す
る接触抵抗を増大させないようにすると同時に、密封性
向上に必要な軸方向接触幅を確保できるものとなる。Thus, in the third embodiment, as in the first and second embodiments, the material of the main lip 6 is different, or the manufacturing accuracy of the main lip 6 varies, so that the inner peripheral side of the main lip 6 Even if the axial contact width W0 of the top portion 6a is different, by controlling and adjusting the interference of the main lip 6 and the tightening force by the garter spring 8 so as to satisfy the relationship of the formula (1), the inner peripheral top portion 6a can be controlled so that the axial contact width W0 falls within a predetermined range, so that the contact resistance to the rotating shaft 1 is not increased, and at the same time, the axial contact width necessary for improving the sealing performance can be secured. Become.
【００４８】ここで、本発明者らが、上記各実施の形態
において、上述した主リップ６の内周側頂部６ａの軸方
向接触幅Ｗ０について研究していたところ、さらにシー
ル３の密封性の低下が、上述の特殊環境下ではリップに
は過大な圧力差がかかっていて大気圧空間側のガスが密
封対象空間側に向けてリップそのものを透過していたこ
とがその原因の１つであることを見いだした。Here, the present inventors have studied the axial contact width W0 of the inner peripheral side top portion 6a of the main lip 6 in each of the above embodiments. One of the causes is that, under the above-mentioned special environment, an excessive pressure difference is applied to the lip and the gas in the atmospheric pressure space passes through the lip itself toward the sealed space. I found something.
【００４９】そのため、両空間の圧力差に対するリップ
の素材を種々選び実験した結果、下記（Ａ）の使用条件
下では、下記（Ｂ）の素材を選定することでリップに対
するガスの透過が有効に防止され、密封性が向上したこ
とが確認された。Therefore, as a result of conducting experiments by selecting various materials for the lip with respect to the pressure difference between the two spaces, under the use conditions of the following (A), by selecting the material of the following (B), the gas permeation through the lip can be effectively performed. Thus, it was confirmed that the sealing property was improved.
【００５０】（Ａ）、使用条件 ａ、密封対象空間の圧力：１０-4Ｐａ以下 ｂ、密封箇所よりの封入流体の漏洩速度：１０-9Ｐａｍ
3／sec以下 ｃ、使用温度：２５℃ （Ｂ）、リップの素材 前記使用条件（Ａ）のようなリップを挟む両空間のう
ち、密封対象空間における真空度を前提として、本発明
のリップの素材として、プラスチックフィルムの化学的
性質の１つである窒素ガスの透過性が３．２２５（ｃｍ
3／ｍ2／２５μｍ／２４ｈ／２５℃気圧）以下の素材を
選定したところ、リップに対する窒素ガスの透過がなく
なり、シールの密封性が向上した。(A), operating conditions a, pressure in the space to be sealed: 10 -4 Pa or less b, leak rate of the sealed fluid from the sealed place: 10 -9 Pam
3 / sec or less c, operating temperature: 25 ° C. (B), material of the lip Of the two spaces sandwiching the lip as in the above-mentioned use condition (A), the lip of the present invention is assumed to have a degree of vacuum in the space to be sealed. As a material, the permeability of nitrogen gas, which is one of the chemical properties of a plastic film, is 3.225 (cm).
3 / m 2 / 25μm / 24h / 25 ℃ pressure) was selected following materials, there is no transmission of the nitrogen gas with respect to the lip and improved sealing performance of the seal.
【００５１】なお、本発明の目的である特殊環境下での
密封性向上の観点からは、リップの素材としては上記の
ようなガス透過性を有する素材であればなんでもよいわ
けであるが、以下のフッ素系素材の樹脂またはゴムを主
成分とする材料を選定した場合は、特に、好ましい結果
が得られた。From the viewpoint of improving the sealing performance under a special environment, which is the object of the present invention, any material having the above gas permeability can be used as the material of the lip. Particularly, when a material mainly composed of a resin or rubber of a fluorine-based material was selected, favorable results were obtained.
【００５２】フッ素系樹脂 ・ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂） ・ＰＦＡ（四弗化エチレン−パーフロロアルキルビニル
エーテル共重合樹脂） ・ＦＥＰ（四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合樹
脂） ・ＥＴＦＥ（四弗化エチレン−エチレン共重合樹脂） ・ＣＴＦＥ（三弗化塩化エチレン樹脂） ・ＰＶＤＦ（弗化ビニリデン樹脂）フッ素系ゴム ・弗化ビニリデン系ゴム ・四弗化エチレン−プロピレンゴム ・四弗化エチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル
ゴム ・フォスファゼン系フッ素ゴム なお、この場合、リップの素材は通常の素材例えばニト
リルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等の一般的なゴ
ムとし、このリップの表面に図６の実施の形態４で示す
ように上述した窒素ガスの透過性が３．２２５（ｃｍ3
／ｍ2／２５μｍ／２４ｈ／２５℃気圧）以下の素材例
えば上述のフッ素系素材のゴムまたは樹脂の膜１２を設
けても構わない。 Fluorine resin , PTFE (ethylene tetrafluoride resin), PFA (ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), FEP (ethylene tetrafluoride-propylene hexafluoropropylene copolymer resin), ETFE ( Ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer resin ・ CTFE (ethylene chloride trifluoride resin) ・ PVDF (vinylidene fluoride resin) fluorinated rubber・ vinylidene fluoride rubber ・ ethylene tetrafluoride-propylene rubber ・ ethylene tetrafluoride -Perfluoromethyl vinyl ether rubber-Phosphazene-based fluoro rubber In this case, the material of the lip is a general material such as nitrile rubber, acrylic rubber, silicon rubber, etc. As shown in Embodiment 4, the nitrogen gas permeability described above is 3.225 (cm 3).
/ M 2 / 25μm / 24h / 25 ℃ pressure) may be provided the following materials e.g. above fluorine-based material rubber or resin film 12.
【００５３】なお、上述の各実施の形態のシール３にお
ける補助リップ７は、軸方向他方側となる密封対象空間
Ｂ側に向けて漸次縮径するテーパ形状を有していたが、
図７の実施の形態５で示すように、大気圧空間Ｃ側に向
けて漸次縮径するテーパ形状を有した構造としても構わ
ない。このような構造を有する補助リップ７では、締め
代が十分に確保される結果、その両側の過大な圧力差に
より補助リップ７が真空空間Ｂ側にまくれあがるのが防
止され、密封性をより向上することができる。The auxiliary lip 7 of the seal 3 in each of the above-described embodiments has a tapered shape whose diameter gradually decreases toward the space B to be sealed, which is the other side in the axial direction.
As shown in the fifth embodiment in FIG. 7, a structure having a tapered shape whose diameter gradually decreases toward the atmospheric pressure space C may be used. In the auxiliary lip 7 having such a structure, a sufficient interference is ensured, so that the auxiliary lip 7 is prevented from rolling up to the vacuum space B side due to an excessive pressure difference on both sides thereof, and the sealing performance is further improved. can do.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明第１および第２によれば、リップ
の回転部材に対する軸方向接触幅が、前記密封箇所に対
する最低限度の密封性を確保するのに必要とされる軸方
向接触幅以上で、かつ、回転軸に対する摺動抵抗が限界
許容上限値となる軸方向接触幅以下の範囲であるので、
回転部材に対する回転特性に影響を与えないようにして
所要の密封性を確保することができる。According to the first and second aspects of the present invention, the axial contact width of the lip with respect to the rotating member is equal to or greater than the axial contact width required to secure the minimum sealing property with respect to the sealed portion. And, since the sliding resistance with respect to the rotating shaft is in the range of not more than the axial contact width which is the limit allowable upper limit value,
The required sealing performance can be ensured without affecting the rotation characteristics of the rotating member.
【００５５】この場合、本発明第２のシールにおいて
は、１０-4Ｐａ以下の低圧空間と大気圧空間との２つの
空間に仕切る場合に、リップの回転部材に対する軸方向
接触幅Ｗ０が０．２ｍｍ≦Ｗ０≦２．０ｍｍの範囲に規
定されているので、より実用的見地から回転部材に対す
る回転特性に影響を与えないようにして所要の密封性を
確保することができる。In this case, in the second seal of the present invention, when partitioning into two spaces of a low pressure space of 10 −4 Pa or less and an atmospheric pressure space, the axial contact width W0 of the lip with respect to the rotating member is 0. Since the range is defined as 2 mm ≦ W0 ≦ 2.0 mm, the required sealing performance can be ensured without affecting the rotation characteristics of the rotating member from a practical viewpoint.
【００５６】この場合、リップが、回転部材側に向いて
軸方向接触幅が漸次小さくなる上半分断面形状がほぼ三
角形形状とされ、その内径側頂部が丸く形成されている
と、前記リップが回転部材と摺動接触したときにその回
転部材に対する軸方向接触幅が、前記範囲内の軸方向接
触幅となるように確実に変形できる。In this case, when the lip has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which the axial contact width gradually decreases toward the rotating member, and if the inner diameter side top is formed round, the lip rotates. When the sliding contact is made with the member, the axial contact width with respect to the rotating member can be reliably deformed so as to be within the above range.
【００５７】この場合、リップが、回転部材側に向いて
軸方向接触幅が漸次小さくなる上半分断面形状がほぼ三
角形形状とされ、このリップが付け根側から内径側に撓
まされることにより、その低圧空間側の斜面が回転部材
に対して接触させられていると、前記リップが回転部材
と摺動接触したときにその回転部材に対する軸方向接触
幅が、前記範囲内の軸方向接触幅となるように確実に変
形できる。In this case, the upper half cross-sectional shape of the lip, in which the contact width in the axial direction gradually decreases toward the rotating member, is substantially triangular, and the lip is bent from the base side to the inner diameter side, whereby the lip is bent. When the slope on the low-pressure space side is in contact with the rotating member, when the lip makes sliding contact with the rotating member, the axial contact width with respect to the rotating member becomes the axial contact width within the range. Can be reliably deformed.
【００５８】この場合、前記リップの回転部材に対する
締め代が、前記軸方向接触幅を保持するように管理され
ている場合、より確実に前記回転特性に対する影響の排
除と密封性の確保とを図れる。In this case, when the interference of the lip to the rotating member is controlled so as to maintain the axial contact width, it is possible to more reliably eliminate the influence on the rotating characteristics and ensure the sealing performance. .
【００５９】この場合、リップの回転部材に対する締付
力を、前記軸方向接触幅が保持されるように管理されて
いる場合、より確実に前記回転特性に対する影響の排除
と密封性の確保とを図れる。In this case, when the tightening force of the lip on the rotating member is controlled so as to maintain the contact width in the axial direction, it is possible to more reliably eliminate the influence on the rotating characteristics and ensure the sealing performance. I can do it.
【００６０】この場合、リップの素材として、窒素ガス
の透過性が所定値以下となるような素材を選定した場
合、低圧空間である密封対象空間側へガスがリップそれ
自体を通して透過することを防止できる。In this case, when the material of the lip is selected such that the nitrogen gas permeability is equal to or less than a predetermined value, the gas is prevented from permeating through the lip itself to the sealed space which is a low pressure space. it can.
【００６１】この場合、リップの窒素ガス透過性が３．
２２５（ｃｍ3／ｍ2／２５μｍ／２４ｈ／２５℃気圧）
以下となる素材で構成されていると、低圧空間の圧力が
１０ -4Ｐａ以下であっても密封性を発揮し、１０-4Ｐａ
以下の低圧空間を維持することができる。In this case, the nitrogen gas permeability of the lip is 3.
225 (cmThree/ MTwo/ 25μm / 24h / 25 ° C pressure)
If it is composed of the following materials, the pressure in the low-pressure space
10 -FourEven if the pressure is less than Pa, the sealing property is exhibited and 10-FourPa
The following low pressure space can be maintained.
【図１】本発明の実施形態１に係り、リップが回転軸に
摺動する前の状態におけるシールの上半分の縦断面図FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an upper half of a seal before a lip slides on a rotation shaft according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１において、リップが回転軸に摺動している
状態にあるシールの上半分の縦断面図FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal in FIG. 1 in which a lip is sliding on a rotating shaft.
【図３】本発明の実施形態２に係り、リップが回転軸に
摺動する前の状態におけるシールの上半分の縦断面図FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an upper half of a seal before a lip slides on a rotation shaft according to the second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態３に係り、リップが回転軸に
摺動する前の状態におけるシールの上半分の縦断面図FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal before the lip slides on the rotation shaft according to the third embodiment of the present invention.
【図５】図４において、リップが回転軸に摺動している
状態にあるシールの上半分の縦断面図FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the upper half of the seal in FIG. 4 in which the lip is sliding on the rotating shaft.
【図６】本発明の実施形態４のシールの上半分の縦断面
図FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an upper half of a seal according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施形態５のシールの上半分の縦断面
図FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an upper half of a seal according to a fifth embodiment of the present invention.
１ 回転軸 ２ ケーシング ３，３ａ，３ｂ，３ｃ シール ４ 環状芯金 ５ 弾性体 ６ 主リップ ７ 補助リップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation shaft 2 Casing 3, 3a, 3b, 3c Seal 4 Annular core 5 Elastic body 6 Main lip 7 Auxiliary lip
フロントページの続き (72)発明者 林田 一徳 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 山本 和俊 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 矢野 義浩 徳島県板野郡藍住町笠木字西野39番地 光 洋シーリングテクノ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J006 AE08 AE17 CA02 CA04 Continued on the front page (72) Inventor Kazunori Hayashida 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi Inside Koyo Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Kazutoshi Yamamoto 3-5-8, Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi Inside Koyo Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Yano 39 Nishino, Kasagi, Aizumi-cho, Itano-gun, Tokushima Pref. F-term (reference) in Mitsuhiro Sealing Techno Co., Ltd. 3J006 AE08 AE17 CA02 CA04
Claims (10)
固定部材とが対向する空間に配備されて当該空間を軸方
向に低圧空間とこれより圧力が高い高圧空間との２つの
空間に仕切るシールであって、 回転部材との間の隙間（密封箇所）を密封するリップを
備え、 リップの回転部材に対する軸方向接触幅が、前記密封箇
所に対する最低限度の密封性を確保するのに必要とされ
る軸方向接触幅以上で、かつ、回転軸に対する摺動抵抗
が限界許容上限値となる軸方向接触幅以下である、 ことを特徴とするシール。1. A rotating member and a fixing member disposed inside and outside in a radial direction are provided in a space facing each other, and the space is divided into two spaces of a low-pressure space and a high-pressure space having a higher pressure in the axial direction. A partitioning seal, comprising a lip for sealing a gap (sealing point) between the rotating member and an axial contact width of the lip with the rotating member, which is necessary to ensure a minimum sealing property with respect to the sealing point. A seal characterized by being equal to or greater than the axial contact width, and being equal to or less than the axial contact width at which the sliding resistance with respect to the rotating shaft becomes the limit allowable upper limit.
固定部材とが対向する空間に配備されて当該空間を軸方
向に１０-4Ｐａ以下の低圧空間と大気圧空間との２つの
空間に仕切るシールであって、 固定部材側に取り付けられる環状芯金に、回転部材に対
して接触されるリップを被着した構成とされ、 リップの回転部材に対する軸方向接触幅Ｗ０が０．２ｍ
ｍ≦Ｗ０≦２．０ｍｍの範囲に規定されている、 ことを特徴とするシール。2. A rotating member and a fixing member disposed inside and outside in a radial direction are provided in a space facing each other, and the space is axially divided into a low-pressure space of 10 −4 Pa or less and an atmospheric pressure space. A seal for partitioning into a space, wherein a lip to be brought into contact with a rotating member is attached to an annular core bar attached to a fixed member side, and an axial contact width W0 of the lip with the rotating member is 0.2 m.
A seal defined in the range of m ≦ W0 ≦ 2.0 mm.
て、 前記リップが、回転部材側に向いて軸方向接触幅が漸次
小さくなる上半分断面形状がほぼ三角形形状とされ、そ
の内径側頂部が丸く形成されている、 ことを特徴とするシール。3. The seal according to claim 1, wherein the lip has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which an axial contact width gradually decreases toward a rotating member, and a top portion on an inner diameter side thereof. A seal formed in a round shape.
て、 前記リップが、回転部材側に向いて軸方向接触幅が漸次
小さくなる上半分断面形状がほぼ三角形形状とされ、こ
のリップが付け根側から内径側に撓まされることによ
り、その低圧空間側の斜面が回転部材に対して接触させ
られている、 ことを特徴とするシール。4. The seal according to claim 1, wherein the lip has a substantially triangular upper half cross-sectional shape in which an axial contact width gradually decreases toward a rotating member. The seal is characterized by being bent to the inner diameter side so that the slope on the low pressure space side is brought into contact with the rotating member.
ルにおいて、 前記リップの回転部材に対する締め代が、前記軸方向接
触幅を保持するように管理されている、ことを特徴とす
るシール。5. The seal according to claim 1, wherein an interference of the lip with respect to the rotating member is managed so as to maintain the axial contact width.
ルにおいて、 前記リップの回転部材に対する締付力が、前記軸方向接
触幅を保持するように管理されている、ことを特徴とす
るシール。6. The seal according to claim 1, wherein a tightening force of the lip on the rotating member is controlled so as to maintain the axial contact width. .
ールにおいて、 前記リップの素材として、前記低圧空間の圧力が所定値
以下のときの該リップに対する窒素ガスの透過性が所定
値以下となる素材が選定されている、ことを特徴とする
シール。7. The seal according to claim 1, wherein, as a material of the lip, when the pressure of the low-pressure space is equal to or less than a predetermined value, the permeability of nitrogen gas to the lip is equal to or less than a predetermined value. A seal characterized by the fact that a material is selected.
空間の真空度が１０-4Ｐａ以下において、窒素ガス透過
性が３．２２５（ｃｍ3／ｍ2／２５μｍ／２４ｈ／２５
℃気圧）以下となる素材で構成されている、 ことを特徴とするシール。8. The seal according to claim 6, wherein the lip has a nitrogen gas permeability of 3.225 (at a vacuum degree of 10 −4 Pa or less when a high pressure space is an atmospheric pressure space). cm 3 / m 2 / 25μm / 24h / 25
(Atmospheric pressure) or lower.
て、 リップの素材が、フッ素系ゴムである、ことを特徴とす
るシール。9. The seal according to claim 7, wherein the material of the lip is a fluorine-based rubber.
いて、 リップの素材が、フッ素系樹脂である、ことを特徴とす
るシール。10. The seal according to claim 7, wherein the material of the lip is a fluorine-based resin.
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