JP3564932B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種装置の軸とハウジングの間の隙間を封止する密封装置に関する。特に、１つの密封装置で両方向回転に対応可能とする構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高速・高圧・高温条件で使用される回転軸用密封装置には、シールリップの材料としてゴム状弾性材料よりも耐熱性や耐摩耗性の良いＰＴＦＥ等の樹脂材料が適用されている。しかし、樹脂材料はゴム状弾性材料に比べて弾性復元性に劣り、軸振れに追随する能力（偏心追随性）が低くなる。
【０００３】
図３は、シールリップの材料として樹脂材料を使用した密封装置１０１の断面構成を説明する図である。密封装置１０１は、外環部１０２ａ，１０３ａが嵌め合わされる断面Ｌ字状の外側補強環１０２と内側補強環１０３と、それら補強環の径方向部１０２ｂ，１０３ｂに外周固定部１０４ａが挟持される樹脂材料製の円環板１０４から構成されている。
【０００４】
円環板１０４の内径は密封装置１０１の内環部に挿入される回転軸１０５の直径よりも小さく設定され、回転軸１０５の外周表面に添って密封流体側Ｍに撓み変形させ、円環板１０４の内径先端側の内周表面をリップ摺動面１０４ｂとして接触摺動させる構造としている。
【０００５】
また、リップ摺動面１０４ｂには一方向の螺旋ミゾ１０４ｃを設け、回転軸１０５の回転に伴い発生する螺旋ミゾ１０４ｃのポンプ作用による密封流体側Ｍへの密封流体の戻し効果により密封性を向上させる構造が従来より採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの密封装置１０１では、回転軸１０５を他方向に回転させると密封流体の漏れを発生させてしまい、一方向に回転する軸には適用可能であるが、両方向に回転する軸には適用することが出来ないという問題があった。
【０００７】
また、この図３の密封装置１０１では螺旋ミゾ１０４ｃにより密封流体側Ｍと大気側Ｏが連通しているので、回転軸１の静止時に螺旋ミゾ１０４ｃを伝わって密封流体が静的に漏出するという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、両方向回転に対して密封流体側への密封流体の戻し作用を発揮させること、また、摺動表面が停止している際の静的な密封流体の漏れを防止することによる密封性の向上を可能とする密封装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、回動する摺動表面に当接する環状のリップ摺動部を備えた密封装置において、
前記リップ摺動部は、前記摺動表面に対するそれぞれの接触圧力分布において、その最大接触圧力部が大気側よりも密封流体側に偏った分布形態となる環状当接部を、軸方向に複数段備えることを特徴とする。
【００１０】
これによると、リップ摺動部が当接する摺動表面が回動している状態では、それぞれの環状当接部の接触圧力分布形態は、環状当接部の密封流体側に最大接触圧力点が偏っている分布となっており、大気側へ密封流体が流出する場合には、環状当接部の密封流体側に対応する流体入口部の圧力勾配が大きいため、流体力学的に大気側へ流出する密封流体の膜厚は薄くしか形成されず流出量は少なくなる。
【００１１】
そして、大気側へ流出した密封流体は、環状当接部の間に保持されることになるが、この流体が逆に密封流体側へ流入して戻る場合には、環状当接部の大気側に対応する流体入口部の圧力勾配が小さいため、密封流体側へ流入して戻る流体膜厚が厚く形成され、流体の戻り量は多くなることになる。
【００１２】
すなわち、大気側への流出量の方より密封流体側へ戻る流入量の方が多くなるため、軸方向に複数段備えられた環状当接部全体として良好なシール性が発揮される。
【００１３】
この作用は摺動表面の回動方向にかかわらず、いずれの方向であっても得られるので、両方向に回動する軸やハウジング等の摺動表面に対して密封装置を使用することが可能となる。
【００１４】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部は、摺動表面が停止している状態でも、密封流体側と大気側を複数段に隔離しているので密封流体を疎通させることはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【００１５】
前記複数段の環状当接部は、密封流体側に向かって傾斜する複数本の環状の切り込みにより区分された前記リップ摺動部であることも好適である。
【００１７】
前記リップ摺動部は、樹脂材料による円環状のシールリップの前記摺動表面に添って密封流体側に撓ませられたリップ先端側の円周表面部であることも良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に本発明の第１の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。図１は密封装置１の断面構成を説明する図であり、図１（ａ）は密封装置１がハウジング１０６と軸１０５の間の環状隙間１０７に備えられ、回動する軸１０５の摺動表面としての外周面１０５ａに環状のリップ摺動部４ａが当接している状態の図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＤ１部を拡大したリップ摺動部４ａを説明する図である。図２はリップ摺動部４ａを備えた樹脂リップ４の密封装置１として組み立てられる前の状態の正面図である。
【００１９】
この密封装置１は、断面Ｌ形状の外側補強環２と内側補強環３のそれぞれの径方向部２ａ，３ａの間に環状のリップ摺動部を構成する樹脂リップ４の外環部を挟持して備えている。尚、外側補強環２と内側補強環３は、外側補強環２の密封流体側Ｍの端部２ｂを折り曲げることによるカシメ固定により締結されている。
【００２０】
樹脂リップ４は、例えばＰＴＦＥ等の樹脂材料により形成されており、軸１０５が挿入されていない図２の状態（組み立て前）では（図１（ａ）においては４’（破線）に示されている）概略平ワッシャ形状であり、図１（ａ）のように組み立てた後に軸１０５を挿入することで内側の縁が軸１０５の外周面１０５ａに沿って拡径しながら撓み、内径先端側の内周表面が外周面１０５ａに当接してシール性を発揮する環状のリップ摺動部４ａとなっている。尚、ＰＴＦＥを材質とすることで、軸１０５の外周面１０５ａに当接して摺動する状態において低摩擦抵抗による良好な摺動性や耐摩耗特性に優れている等の特徴を備えている。
【００２１】
但し、樹脂リップ４の基本的な形態はこの図１に示されるものに限定されるものではなく、環状の外周保持部からリップ摺動部が内側に直接的に斜めに突出した形態や、内周面に当接させる場合においては環状の内周保持部からリップ摺動部が外側に突出する形態を備えるものでもなんら問題ない。
【００２２】
樹脂リップ４のリップ摺動部４ａには、リップ表面４ｂから密封流体側に向かって傾斜する複数本の環状の切り込み４ｃが設けられ、各切り込み４ｃの間に複数段の環状当接部４ｄが軸方向に形成されている。
【００２３】
この環状当接部４ｄを図１（ｂ）により説明すると、外周面１０５ａに当接するそれぞれの環状当接部４ｄの当接領域４ｅは、切り込み４ｃにより区分されたリップ表面４ｂの領域中における密封流体側Ｍの接触領域である。そして、その区分された個々の当接領域４ｅにおいて、密封流体側Ｍの端部を４ｆ、大気側Ｏの端部を４ｇとすると、軸１０５の挿入の際に端部４ｇよりも端部４ｆの拡径量が多くより大きな緊迫力（接触荷重）が発生していることから、当接領域４ｅの接触圧力分布は図１（ｂ）上側のグラフに示されるようにそれぞれの接触圧力分布において、その最大接触圧力部Ｐａが大気側Ｏよりも密封流体側Ｍに偏向した分布形態となっている。
【００２４】
従って、リップ摺動部４ａが当接する摺動表面が回動している状態では、それぞれの当接領域４ｅの接触圧力分布形態は、当接領域４ｅの密封流体側Ｍに最大接触圧力部Ｐａが偏っている分布となっており、大気側Ｏへ密封流体が流出する場合には、当接領域４ｅの密封流体側Ｍに対応する流体入口部の圧力勾配が大きいため、流体力学的に大気側Ｏへ流出する密封流体の膜厚は薄くしか形成されず流出量は少なくなる。
【００２５】
そして、大気側Ｏへ流出した密封流体は、当接領域４ｅの間に保持されることになるが、この流体が逆に密封流体側Ｍへ流入して戻る場合には、当接領域４ｅの大気側Ｏに対応する流体入口部の圧力勾配が小さいため、密封流体側Ｍへ流入して戻る流体膜厚が厚く形成され、流体の戻り量は多くなることになる。
【００２６】
すなわち、大気側Ｏへの流出量の方より密封流体側Ｍへ戻る流入量の方が多くなるため、軸方向に複数段備えられた当接領域４ｅ全体として良好なシール性が発揮される。
【００２７】
この作用は摺動表面の回動方向にかかわらず、いずれの方向であっても得られるので、両方向に回動する軸やハウジング等の摺動表面に対して密封装置を使用することが可能となる。
【００２８】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部４ｄの当接領域４ｅにより、軸１０５が停止している状態でも、密封流体側Ｍと大気側Ｏの間を複数段に隔離しているので密封流体が切り込み４ｃを伝わって密封流体側Ｍから大気側Ｏへ疎通することはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【００２９】
尚、この実施の形態では、リップ摺動部４ａは樹脂リップ４に形成されたものとして説明したが、より弾性を備えたゴム状弾性材料等によるリップに本発明を適用することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明にあっては、両方向に回動する摺動表面に対してシール性が発揮され、摺動表面の回動方向を指定する必要がなく使用することができる。
【００３７】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部は、摺動表面が停止している状態でも、密封流体側と大気側を複数段に隔離しているので密封流体を疎通させることはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態の密封装置の断面構成説明図。
【図２】図２は樹脂リップを説明する図。
【図３】図３は従来の密封装置の断面構成説明図。
【符号の説明】
１ 密封装置
２ 外側補強環
２ａ，３ａ 径方向部
２ｂ 端部
３ 内側補強環
４ 樹脂リップ
４ａ リップ摺動部
４ｂ リップ表面
４ｃ 切り込み
４ｄ 環状当接部
４ｅ 当接領域
４ｆ 密封流体側Ｍの端部
４ｇ 大気側Ｏの端部
１０５ 軸
１０５ａ 外周面（摺動表面）
１０６ ハウジング
１０７ 環状隙間
Ｍ 密封流体側
Ｏ 大気側
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種装置の軸とハウジングの間の隙間を封止する密封装置に関する。特に、１つの密封装置で両方向回転に対応可能とする構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高速・高圧・高温条件で使用される回転軸用密封装置には、シールリップの材料としてゴム状弾性材料よりも耐熱性や耐摩耗性の良いＰＴＦＥ等の樹脂材料が適用されている。しかし、樹脂材料はゴム状弾性材料に比べて弾性復元性に劣り、軸振れに追随する能力（偏心追随性）が低くなる。
【０００３】
図３は、シールリップの材料として樹脂材料を使用した密封装置１０１の断面構成を説明する図である。密封装置１０１は、外環部１０２ａ，１０３ａが嵌め合わされる断面Ｌ字状の外側補強環１０２と内側補強環１０３と、それら補強環の径方向部１０２ｂ，１０３ｂに外周固定部１０４ａが挟持される樹脂材料製の円環板１０４から構成されている。
【０００４】
円環板１０４の内径は密封装置１０１の内環部に挿入される回転軸１０５の直径よりも小さく設定され、回転軸１０５の外周表面に添って密封流体側Ｍに撓み変形させ、円環板１０４の内径先端側の内周表面をリップ摺動面１０４ｂとして接触摺動させる構造としている。
【０００５】
また、リップ摺動面１０４ｂには一方向の螺旋ミゾ１０４ｃを設け、回転軸１０５の回転に伴い発生する螺旋ミゾ１０４ｃのポンプ作用による密封流体側Ｍへの密封流体の戻し効果により密封性を向上させる構造が従来より採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの密封装置１０１では、回転軸１０５を他方向に回転させると密封流体の漏れを発生させてしまい、一方向に回転する軸には適用可能であるが、両方向に回転する軸には適用することが出来ないという問題があった。
【０００７】
また、この図３の密封装置１０１では螺旋ミゾ１０４ｃにより密封流体側Ｍと大気側Ｏが連通しているので、回転軸１の静止時に螺旋ミゾ１０４ｃを伝わって密封流体が静的に漏出するという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、両方向回転に対して密封流体側への密封流体の戻し作用を発揮させること、また、摺動表面が停止している際の静的な密封流体の漏れを防止することによる密封性の向上を可能とする密封装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、回動する摺動表面に当接する環状のリップ摺動部を備えた密封装置において、
前記リップ摺動部は、前記摺動表面に対するそれぞれの接触圧力分布において、その最大接触圧力部が大気側よりも密封流体側に偏った分布形態となる環状当接部を、軸方向に複数段備えることを特徴とする。
【００１０】
これによると、リップ摺動部が当接する摺動表面が回動している状態では、それぞれの環状当接部の接触圧力分布形態は、環状当接部の密封流体側に最大接触圧力点が偏っている分布となっており、大気側へ密封流体が流出する場合には、環状当接部の密封流体側に対応する流体入口部の圧力勾配が大きいため、流体力学的に大気側へ流出する密封流体の膜厚は薄くしか形成されず流出量は少なくなる。
【００１１】
そして、大気側へ流出した密封流体は、環状当接部の間に保持されることになるが、この流体が逆に密封流体側へ流入して戻る場合には、環状当接部の大気側に対応する流体入口部の圧力勾配が小さいため、密封流体側へ流入して戻る流体膜厚が厚く形成され、流体の戻り量は多くなることになる。
【００１２】
すなわち、大気側への流出量の方より密封流体側へ戻る流入量の方が多くなるため、軸方向に複数段備えられた環状当接部全体として良好なシール性が発揮される。
【００１３】
この作用は摺動表面の回動方向にかかわらず、いずれの方向であっても得られるので、両方向に回動する軸やハウジング等の摺動表面に対して密封装置を使用することが可能となる。
【００１４】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部は、摺動表面が停止している状態でも、密封流体側と大気側を複数段に隔離しているので密封流体を疎通させることはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【００１５】
前記複数段の環状当接部は、密封流体側に向かって傾斜する複数本の環状の切り込みにより区分された前記リップ摺動部であることも好適である。
【００１７】
前記リップ摺動部は、樹脂材料による円環状のシールリップの前記摺動表面に添って密封流体側に撓ませられたリップ先端側の円周表面部であることも良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に本発明の第１の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。図１は密封装置１の断面構成を説明する図であり、図１（ａ）は密封装置１がハウジング１０６と軸１０５の間の環状隙間１０７に備えられ、回動する軸１０５の摺動表面としての外周面１０５ａに環状のリップ摺動部４ａが当接している状態の図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＤ１部を拡大したリップ摺動部４ａを説明する図である。図２はリップ摺動部４ａを備えた樹脂リップ４の密封装置１として組み立てられる前の状態の正面図である。
【００１９】
この密封装置１は、断面Ｌ形状の外側補強環２と内側補強環３のそれぞれの径方向部２ａ，３ａの間に環状のリップ摺動部を構成する樹脂リップ４の外環部を挟持して備えている。尚、外側補強環２と内側補強環３は、外側補強環２の密封流体側Ｍの端部２ｂを折り曲げることによるカシメ固定により締結されている。
【００２０】
樹脂リップ４は、例えばＰＴＦＥ等の樹脂材料により形成されており、軸１０５が挿入されていない図２の状態（組み立て前）では（図１（ａ）においては４’（破線）に示されている）概略平ワッシャ形状であり、図１（ａ）のように組み立てた後に軸１０５を挿入することで内側の縁が軸１０５の外周面１０５ａに沿って拡径しながら撓み、内径先端側の内周表面が外周面１０５ａに当接してシール性を発揮する環状のリップ摺動部４ａとなっている。尚、ＰＴＦＥを材質とすることで、軸１０５の外周面１０５ａに当接して摺動する状態において低摩擦抵抗による良好な摺動性や耐摩耗特性に優れている等の特徴を備えている。
【００２１】
但し、樹脂リップ４の基本的な形態はこの図１に示されるものに限定されるものではなく、環状の外周保持部からリップ摺動部が内側に直接的に斜めに突出した形態や、内周面に当接させる場合においては環状の内周保持部からリップ摺動部が外側に突出する形態を備えるものでもなんら問題ない。
【００２２】
樹脂リップ４のリップ摺動部４ａには、リップ表面４ｂから密封流体側に向かって傾斜する複数本の環状の切り込み４ｃが設けられ、各切り込み４ｃの間に複数段の環状当接部４ｄが軸方向に形成されている。
【００２３】
この環状当接部４ｄを図１（ｂ）により説明すると、外周面１０５ａに当接するそれぞれの環状当接部４ｄの当接領域４ｅは、切り込み４ｃにより区分されたリップ表面４ｂの領域中における密封流体側Ｍの接触領域である。そして、その区分された個々の当接領域４ｅにおいて、密封流体側Ｍの端部を４ｆ、大気側Ｏの端部を４ｇとすると、軸１０５の挿入の際に端部４ｇよりも端部４ｆの拡径量が多くより大きな緊迫力（接触荷重）が発生していることから、当接領域４ｅの接触圧力分布は図１（ｂ）上側のグラフに示されるようにそれぞれの接触圧力分布において、その最大接触圧力部Ｐａが大気側Ｏよりも密封流体側Ｍに偏向した分布形態となっている。
【００２４】
従って、リップ摺動部４ａが当接する摺動表面が回動している状態では、それぞれの当接領域４ｅの接触圧力分布形態は、当接領域４ｅの密封流体側Ｍに最大接触圧力部Ｐａが偏っている分布となっており、大気側Ｏへ密封流体が流出する場合には、当接領域４ｅの密封流体側Ｍに対応する流体入口部の圧力勾配が大きいため、流体力学的に大気側Ｏへ流出する密封流体の膜厚は薄くしか形成されず流出量は少なくなる。
【００２５】
そして、大気側Ｏへ流出した密封流体は、当接領域４ｅの間に保持されることになるが、この流体が逆に密封流体側Ｍへ流入して戻る場合には、当接領域４ｅの大気側Ｏに対応する流体入口部の圧力勾配が小さいため、密封流体側Ｍへ流入して戻る流体膜厚が厚く形成され、流体の戻り量は多くなることになる。
【００２６】
すなわち、大気側Ｏへの流出量の方より密封流体側Ｍへ戻る流入量の方が多くなるため、軸方向に複数段備えられた当接領域４ｅ全体として良好なシール性が発揮される。
【００２７】
この作用は摺動表面の回動方向にかかわらず、いずれの方向であっても得られるので、両方向に回動する軸やハウジング等の摺動表面に対して密封装置を使用することが可能となる。
【００２８】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部４ｄの当接領域４ｅにより、軸１０５が停止している状態でも、密封流体側Ｍと大気側Ｏの間を複数段に隔離しているので密封流体が切り込み４ｃを伝わって密封流体側Ｍから大気側Ｏへ疎通することはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【００２９】
尚、この実施の形態では、リップ摺動部４ａは樹脂リップ４に形成されたものとして説明したが、より弾性を備えたゴム状弾性材料等によるリップに本発明を適用することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明にあっては、両方向に回動する摺動表面に対してシール性が発揮され、摺動表面の回動方向を指定する必要がなく使用することができる。
【００３７】
また、軸方向に複数段備えられた環状当接部は、摺動表面が停止している状態でも、密封流体側と大気側を複数段に隔離しているので密封流体を疎通させることはなく、静的な状態でのシール性も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態の密封装置の断面構成説明図。
【図２】図２は樹脂リップを説明する図。
【図３】図３は従来の密封装置の断面構成説明図。
【符号の説明】
１ 密封装置
２ 外側補強環
２ａ，３ａ 径方向部
２ｂ 端部
３ 内側補強環
４ 樹脂リップ
４ａ リップ摺動部
４ｂ リップ表面
４ｃ 切り込み
４ｄ 環状当接部
４ｅ 当接領域
４ｆ 密封流体側Ｍの端部
４ｇ 大気側Ｏの端部
１０５ 軸
１０５ａ 外周面（摺動表面）
１０６ ハウジング
１０７ 環状隙間
Ｍ 密封流体側
Ｏ 大気側
Claims (2)
- 回動する摺動表面に当接する環状のリップ摺動部を備えた密封装置において、
前記リップ摺動部には、径方向のうち前記摺動表面から離間する方向に向けて且つ密封流体側に向かって傾斜する複数本の環状の切り込みにより区分された複数段の環状当接部が軸方向に設けられ、
前記摺動表面に対するそれぞれの前記環状当接部の接触圧力分布は、その最大接触圧力部が大気側よりも密封流体側に偏った分布形態となっていることを特徴とする密封装置。 - 前記リップ摺動部は、樹脂材料による円環状のシールリップの前記摺動表面に添って密封流体側に撓ませられたリップ先端側の円周表面部であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08558897A JP3564932B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 密封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08558897A JP3564932B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 密封装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267133A JPH10267133A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3564932B2 true JP3564932B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=13862983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08558897A Expired - Lifetime JP3564932B2 (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 密封装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3564932B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001165327A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Koyo Sealing Techno Co Ltd | 密封装置 |
| JP4648514B2 (ja) * | 2000-05-02 | 2011-03-09 | イーグル工業株式会社 | リップ型シール |
| JP4877460B2 (ja) * | 2005-06-14 | 2012-02-15 | Ｎｏｋ株式会社 | リップタイプシール |
| CN109780209B (zh) * | 2019-03-11 | 2024-02-20 | 青岛达能环保设备股份有限公司 | 同心环式进料密封*** |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP08558897A patent/JP3564932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10267133A (ja) | 1998-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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