JP6920178B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、回転軸と、前記回転軸を包囲しているハウジングとの間の環状空間を、高圧空間と低圧空間とに仕切るための密封装置に関する。 The present invention relates to, for example, a sealing device for partitioning an annular space between a rotating shaft and a housing surrounding the rotating shaft into a high pressure space and a low pressure space.
真空空間とされた真空容器内の機器に回転力を与えるために、回転力伝達用の回転軸を真空容器の内部から外部に突設させたときに、回転軸と、真空容器に設けられた回転軸を挿通するための貫通孔との間の環状空間から真空容器内への大気のリークを防止して、真空状態を維持する必要がある。そのために、環状空間には密封装置が装着される。 In order to apply a rotational force to the equipment inside the vacuum vessel, which is a vacuum space, when the rotary shaft for transmitting the rotational force is projected from the inside to the outside of the vacuum vessel, the rotary shaft and the vacuum vessel are provided. It is necessary to prevent the air from leaking into the vacuum vessel from the annular space between the through hole for inserting the rotating shaft and maintain the vacuum state. Therefore, a sealing device is installed in the annular space.
特許文献1は、上記環状空間を高圧空間(大気圧空間)と低圧空間(真空空間)とに仕切るための密封装置であって、長期に亘って密封性を維持することができる密封装置を提案している。
密封装置は、密封性を高めるために、さらに他の密封装置が軸方向に並列して用いられる場合がある。この場合、回転軸の外周面との摺接面の摩耗を防止することで密封装置の密封性を維持するために、並設された他の密封装置との間の環状の空間に潤滑剤が封入されることがある。しかしながら、この空間容積は大きいので、その間に潤滑剤を充満させると封入量が必要以上に多くなる。これにより、潤滑剤を封入するための工数が多くなるとともに、コストアップに繋がる。 In the sealing device, another sealing device may be used in parallel in the axial direction in order to improve the sealing property. In this case, in order to maintain the sealing performance of the sealing device by preventing wear of the sliding contact surface with the outer peripheral surface of the rotating shaft, a lubricant is applied to the annular space between the sealing device and the other sealing devices arranged side by side. May be enclosed. However, since this space volume is large, if a lubricant is filled in the meantime, the encapsulation amount becomes larger than necessary. As a result, the number of man-hours for encapsulating the lubricant increases, and the cost increases.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、潤滑剤の封入量を適正化できる密封装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a sealing device capable of optimizing the amount of lubricant to be sealed.
ある実施の形態に従うと、密封装置は、回転軸と、回転軸を包囲しているハウジングとの間に形成された環状空間を、低圧空間と低圧空間よりも高圧の高圧空間とに軸方向に仕切る密封装置であって、ハウジングの内周面に嵌合して当該ハウジングに固定される芯金と、芯金を覆う、弾性素材によって形成されたシール部材と、を備え、芯金は、ハウジングの内周面と平行に延びる第1円筒部と、第1円筒部の一端部から径方向内方に延びる第1円環部と、を有しており、シール部材は、第1円筒部の内周面を覆う第2円筒部と、第1円環部の内周面を覆う第2円環部と、第2円環部の内周端から延びて回転軸の外周面に摺接する環状のシール部と、を有しており、第2円筒部と第2円環部とシール部と回転軸の外周面とに囲まれた空間に、当該空間の容積を減少させるための環状の減容部材が設けられている。 According to one embodiment, the sealing device axially translates the annular space formed between the rotating shaft and the housing surrounding the rotating shaft into a low pressure space and a high pressure space higher than the low pressure space. It is a sealing device for partitioning, and includes a core metal that is fitted to the inner peripheral surface of the housing and fixed to the housing, and a sealing member formed of an elastic material that covers the core metal. The core metal is a housing. It has a first cylindrical portion extending parallel to the inner peripheral surface of the first cylindrical portion and a first annular portion extending radially inward from one end of the first cylindrical portion, and the sealing member is of the first cylindrical portion. A second cylindrical portion that covers the inner peripheral surface, a second annular portion that covers the inner peripheral surface of the first annular portion, and an annular portion that extends from the inner peripheral end of the second annular portion and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft. In the space surrounded by the second cylindrical part, the second ring part, the seal part, and the outer peripheral surface of the rotating shaft, the ring shape is reduced to reduce the volume of the space. A container member is provided.
このように、第2円筒部と第2円環部とシール部と回転軸の外周面とに囲まれた空間に減容部材が設けられていることによって、当該空間の容積を減少させることができる。これにより、当該空間に保持される潤滑剤の量を、減容部材が設けられていない状態よりも減少させることができる。減容部材の体積を適切な体積とすることによって、当該空間に保持される潤滑剤の量を適正化できる。その結果、減容部材が設けられていない状態よりも潤滑剤を封入するための工数を削減できるとともに、潤滑剤の量の削減によるコストダウンも実現できる。 In this way, the volume of the space can be reduced by providing the volume reducing member in the space surrounded by the second cylindrical portion, the second ring portion, the seal portion, and the outer peripheral surface of the rotating shaft. can. As a result, the amount of the lubricant held in the space can be reduced as compared with the state in which the volume reducing member is not provided. By setting the volume of the volume reducing member to an appropriate volume, the amount of lubricant held in the space can be optimized. As a result, the man-hours for encapsulating the lubricant can be reduced as compared with the state where the volume reducing member is not provided, and the cost can be reduced by reducing the amount of the lubricant.
好ましくは、減容部材は、少なくとも一部が第2円筒部の内周面に嵌合されている。
これにより、減容部材はシール部材に固定されるので、空間内で移動したり振動したりするのを防止できる。
Preferably, at least a part of the volume reducing member is fitted to the inner peripheral surface of the second cylindrical portion.
As a result, the volume reducing member is fixed to the sealing member, so that it can be prevented from moving or vibrating in the space.
好ましくは、低圧空間は真空空間であり、高圧空間は大気圧空間である。
特に、真空空間で用いられる潤滑剤は高価であるため、保持される潤滑剤の量を削減できることによってコストダウンの効果が大きくなる。
Preferably, the low pressure space is a vacuum space and the high pressure space is an atmospheric pressure space.
In particular, since the lubricant used in the vacuum space is expensive, the effect of cost reduction is increased by reducing the amount of the lubricant held.
この発明によると、潤滑剤の封入量を適正化することによってコストダウンできる。 According to the present invention, the cost can be reduced by optimizing the amount of the lubricant to be sealed.
以下に、図面を参照しつつ、好ましい実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。 Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same.
[第1の実施の形態]
<構成の説明>
図1は、第1の実施の形態にかかる密封装置1Aの断面図である。密封装置1Aは、内部が真空環境とされる真空容器(図示せず)に装着可能である。
[First Embodiment]
<Explanation of configuration>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
密封装置1Aは、回転軸Sと、回転軸Sを包囲しているハウジングHとの間に形成された環状空間Tを、密封状態で、大気圧空間A(高圧空間,図1右側)と、真空空間V(低圧空間,図1左側)とに軸方向において仕切るために用いられている。本実施の形態においては、密封性を高めるために、密封装置1Aの大気圧空間A側に密封装置1Aと同一形状の密封装置1Bが軸方向に並列に配置されている。密封装置1Bの、密封装置1Aと同じ参照符号が付された構成は密封装置1Aの対応する構成と同一である。
The
回転軸Sは、真空容器内に設置された機器に回転力を与えるための回転伝達用の軸である。回転軸Sは、当該真空容器の内外を連通している筒状のハウジングHに挿通されて、真空容器の内部である真空空間Vから外部である大気圧空間Aに向けて突設されている。 The rotation shaft S is a rotation transmission shaft for applying a rotational force to the equipment installed in the vacuum vessel. The rotating shaft S is inserted into a tubular housing H that communicates with the inside and outside of the vacuum vessel, and projects from the vacuum space V inside the vacuum vessel toward the atmospheric pressure space A outside. ..
密封装置1Aは、金属製の芯金2と、芯金2に加硫接着により固着されたフッ素ゴム等の弾性素材からなるシール部材3と、を備えている。
芯金2は、SPCC等の鋼板をプレス加工等することによって環状に形成されている。芯金2は、ハウジングHの内周面と並行に延びる円筒状の第1円筒部2aと、第1円筒部2aの一端部から径方向内方に延びる第2円環部2bと、を有しており、断面L字形に形成されている。
The
The
シール部材3は、芯金2の第1円筒部2aの外周面から大気圧空間A側の端面を回り込んで当該第1円筒部2aの内周面に沿うとともに芯金2の第2円環部2bの大気圧空間A側の側面に沿って接着された基体部4と、前記第2円環部2bの内周端から延びるシール部5と、同じく前記第2円環部2bの内周端から延びる補助リップ7と、を有している。基体部4は、第1円筒部2aの内周面を覆う第2円筒部4aと、第1円環部2bの内側面を覆う第2円環部4bと、芯金2の第1円筒部2aの外周を覆う第3円筒部4cと、を含み、第2円筒部4aと第2円環部4bとシール部5とによって、環状の凹部9が構成されている。
芯金2は、基体部4の第3円筒部4cを介してハウジングHに圧入されており、これによって、密封装置1Aは、ハウジングHに固定されている。
The sealing
The
補助リップ7は、芯金2の第2円環部2bの内周端を基端として真空空間V側に延びているとともに、真空空間V側に向かって漸次縮径した状態で回転軸Sの外周面S1に摺接している。
シール部5は、芯金2の第2円環部2bの内周端を基端として大気圧空間A側に延びている環状の部材である。
The
The
シール部5の内周面には、回転軸Sの外周面S1に摺接する主リップ10と、主リップ10から真空空間V側に向かって延びているとともに、真空空間V側に向かって漸次拡径している真空空間側傾斜面11と、主リップ10から大気圧空間A側に向かって延びているとともに、大気圧空間A側に向かって漸次拡径している大気空間側傾斜面12と、が形成されている。よって、主リップ10は、真空空間側傾斜面11と大気空間側傾斜面12とによる頂部により構成されており、断面山形に形成されている。
On the inner peripheral surface of the
シール部5の外周面側には、当該シール部5を径方向内側に締め付けて押圧することで密封性を高めるためのガータスプリング8が装着されている。
シール部5は、回転軸Sの外周面S1に摺接することで、大気圧空間Aの圧力が回転軸SとハウジングHとの間から真空空間Vにリークしないように、両空間の間を密封している。
A
By sliding contact with the outer peripheral surface S1 of the rotating shaft S, the sealing
シール部5は、上述のように芯金2の第2円環部2bの内周端を基端として大気圧空間A側に延びている。従って、シール部5は、真空空間V側の端部を支点として、大気圧空間A側の端部が径方向外側に移動可能とされている。
As described above, the
シール部5は、内周側に回転軸Sが挿入されると、当該シール部5の大気圧空間A側の端部が径方向外側に移動し、大気圧空間A側の端部及び主リップ10がわずかに拡径するように弾性変形する。シール部5が自由状態における主リップ10の内径寸法は、回転軸Sの外径寸法よりも小さい所定の寸法に形成されている。図1は、シール部5の内周側に回転軸Sが挿入され、主リップ10が弾性変形した状態で回転軸Sの外周面S1に摺接した状態を示している。
When the rotation axis S is inserted into the inner peripheral side of the
密封装置1Bは、その芯金2の第2円環部2bが、密封装置1Aの基体部4の大気圧空間A側の端面に当接した状態で、密封装置1Aの大気圧空間A側に並設されている。これにより、密封装置1Aの凹部9と、密封装置1Bの第2円環部2bと、回転軸Sの外周面S1とによって、環状の空間Q1が構成されている。
In the
空間Q1内には、円環状の減容部材100が設けられている。そのため、空間Q1の容積は、減容部材100を除いた容積となる。
An annular
空間Q1は、潤滑剤の保持空間である。空間Q1に保持される潤滑剤は粘性の高い潤滑剤であって、好ましくはグリースである。空間Q1が保持する潤滑剤は、密封装置1Aの主リップ10と回転軸Sの外周面S1との摺接面(以下、単に摺接面という)に供給される。これにより摺接面の潤滑性が高められ、摺接面の摩耗が防止される。その結果、密封装置1Aの密封性が長期に亘って維持される。
Space Q1 is a holding space for the lubricant. The lubricant held in the space Q1 is a highly viscous lubricant, preferably grease. The lubricant held by the space Q1 is supplied to the sliding contact surface (hereinafter, simply referred to as the sliding contact surface) between the
減容部材100の素材は樹脂などの弾性素材または金属である。一例として、減容部材100はフッ素ゴムである。減容部材100の体積は、例えば、空間Q1の容積を1/3程度とする値である。具体的な減容部材100の体積は、空間Q1に保持される潤滑剤の量を適正化できるように実験や経験によって求められてもよい。
The material of the
減容部材100は、密封装置1Aの凹部9に応じた断面形状に形成される。一例として、減容部材100の断面は、少なくとも一部が、基体部4の第2円筒部4a及び第2円環部4bに合致する形状である。減容部材100は、弾性素材または金属の復元力によって径方向外向きの力が生じるように基体部4の第2円筒部4aに嵌合されている。これにより、空間Q1内に設けられた減容部材100は第2円筒部4aの内周面に押し付けられる。密封装置1Aを真空容器に装着し、真空空間V側を大気圧から真空に変化させると、減容部材100には真空空間V側に向かう圧力がかかり、真空空間V側に向けて変形する可能性がある。かかる変形によって減容部材100は、シール部5やガータスプリング8に接触する可能性がある。しかしながら、減容部材100が第2円筒部4aに嵌合されていることによって減容部材100は上記の圧力に対抗し、シール部5やガータスプリング8に接触することがない。
The
好ましくは、減容部材100の大気圧空間A側であって、シール部5に重ならない位置に、径方向内方に向けて凸部102が形成される。凸部102の径方向の内端部102aは、回転軸Sの外周面S1に対して所定間隔離してある。
第1の実施の形態では、密封装置1Aに密封装置1Bを並設することによって、大気圧空間A側からの異物の浸入を防止するとともに、空間Q1内の潤滑剤の漏れを防止することができる。
Preferably, the
In the first embodiment, by arranging the
<第1の実施の形態の効果>
本実施の形態にかかる密封装置1Aは、空間Q1に減容部材100が設けられていることによって、空間Q1の容積を減容部材100が設けられていない場合と比較して減少させることができる。これにより、本実施の形態にかかる密封装置1Aでは減容部材100が設けられていない場合よりも保持される潤滑剤の量を減少させ、適正化することができる。これにより、潤滑剤を封入するための工数を減容部材100が設けられていない場合よりも削減できるとともに、潤滑剤の量の削減によるコストダウンも実現できる。
<Effect of the first embodiment>
In the
さらに、本実施の形態にかかる密封装置1Aでは凸部102が突設されることで、空間Q1の容積を効率的に小さくして、密封装置1Aに保持される潤滑剤の量をより減少させることができる。
Further, in the
[第2の実施の形態]
図2は、第2の実施の形態として、密封装置1Aの他の設置例を表した図である。図2に示されるように、密封装置1Aは、密封装置1Bが並設されず単独で用いられてもよい。この場合、密封装置1Aの凹部9と回転軸Sの外周面S1との間で、環状の空間Q2が構成される。空間Q2に潤滑剤を封入可能である。空間Q2に保持される潤滑剤もまた粘性の高い潤滑剤であって、好ましくはグリースである。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram showing another installation example of the
<第2の実施の形態の効果>
第2の実施の形態にかかる密封装置1Aでも、減容部材100を空間Q2に設けることによって、空間Q2の容積を減容部材100が設けられていない場合よりも減少させることができる。これにより、空間Q2に保持される潤滑剤の量を減少させ、適正化することができる。
<Effect of the second embodiment>
Even in the
[変形例]
なお、図1,図2に示された減容部材100の断面形状は一例であって、示された形状に限定されない。図3は、減容部材100の他の例を表した図である。図3を参照して、変形例において減容部材100は、大気圧空間A側の面に軸方向に大気圧空間A側に向けて突起102bが形成されている。図3に示されるように、突起102bは、減容部材100が基体部4の第2円筒部4aに嵌合された状態で、密封装置1Aに並設された密封装置1Bの第2円環部2bに接触する。これにより、基体部4の第2円筒部4aに嵌合された減容部材100が大気圧空間A側へ移動するのが確実に防止される。
[Modification example]
The cross-sectional shape of the
好ましくは、突起102bは完全な環状ではなく、周方向に少なくとも1箇所は途切れがある。これにより、密封装置1Bの第2円環部2bとの間にエアポケットが生じないようにすることができる。
Preferably, the
なお、変形例にかかる減容部材100は、第2の実施の形態に示された密封装置1Aが単独で用いられる場合、図4に示されたように、突起102bがハウジングHに接触する。このため、第2の実施の形態に示された密封装置1Aでも、基体部4の第2円筒部4aに嵌合された減容部材100の軸方向に大気圧空間A側への落下が防止される。
In the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1A 密封装置
2 芯金
2a 第1円筒部
2b 第1円環部
3 シール部材
4a 第2円筒部
4b 第2円環部
5 シール部
8 ガータスプリング
100 減容部材
Q1,Q2 空間
S 回転軸
S1 外周面
Claims (2)
弾性素材によって形成されたシール部材と、
前記ハウジングの内周面と平行に延びる第1円筒部と、前記第1円筒部の一端部から径方向内方に延びる第1円環部と、を有する芯金と、を備え、
前記シール部材は、前記第1円筒部の内周面を覆う第2円筒部と、前記第1円環部の内側面を覆う第2円環部と、前記第2円環部の内周端から延びて前記回転軸の外周面に摺接する環状のシール部と、を有しており、
前記第2円筒部の内周面は、前記高圧空間側となる軸方向一方に向かって拡径する面であり、
前記第2円筒部と前記第2円環部と前記シール部と前記回転軸の外周面とに囲まれた空間に、当該空間の容積を減少させるための環状の減容部材が前記シール部との間に間隔を有しつつ設けられ、
前記減容部材の外周面が、前記軸方向一方に向かって拡径する面であり、当該減容部材の少なくとも一部が前記第2円筒部の内周面に嵌合されている、密封装置。 A sealing device that axially partitions an annular space formed between a rotating shaft and a housing surrounding the rotating shaft into a low-pressure space and a high-pressure space having a higher pressure than the low-pressure space.
A sealing member made of elastic material and
A core metal having a first cylindrical portion extending parallel to the inner peripheral surface of the housing and a first annular portion extending radially inward from one end of the first cylindrical portion.
The sealing member includes a second cylindrical portion that covers the inner peripheral surface of the first cylindrical portion, a second annular portion that covers the inner surface of the first annular portion, and an inner peripheral end of the second annular portion. It has an annular seal portion extending from the rotation shaft and slidingly contacting the outer peripheral surface of the rotating shaft.
The inner peripheral surface of the second cylindrical portion is a surface whose diameter increases in one axial direction on the high pressure space side.
In a space surrounded by the second cylindrical portion, the second ring portion, the seal portion, and the outer peripheral surface of the rotating shaft, an annular volume reducing member for reducing the volume of the space is the seal portion. It is provided with a space between
A sealing device in which the outer peripheral surface of the volume reducing member is a surface whose diameter increases in one direction in the axial direction, and at least a part of the volume reducing member is fitted to the inner peripheral surface of the second cylindrical portion. ..
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