CN101070909A - 机械密封 - Google Patents

Abstract

一种机械密封，其包括：第一外壳部件，其安装在可转动地被支承的转动轴上，与转动轴一起转动；第二外壳部件，其安装在支承转动轴的部件上、在与第一外壳部件之间形成空间；第一密封部件，其安装在第一外壳部件上；加力部件，其安装在第二外壳部件上；第二密封部件，其与第一密封部件同心配置、由加力部件向转动轴的轴向加力，按压第一密封部件；传递部件，其把加力部件的力传递给第二密封部件；其特征在于，加力部件与第二密封部件同心，且配置在第二密封部件的径向附近。以克服由于其厚度增大，例如安装在水冷式发动机的水泵上时，由于水泵增大而给发动机小型化带来的障碍。

Description

机械密封

技术领域

本发明涉及例如用于搭载在汽车上的水冷式发动机(以下称为发动机)的水泵中的机械密封。

背景技术

现有技术中，对于用于使发动机的冷却水在散热器和发动机的水套之间循环的水泵，其包括：装在发动机缸体上的泵体、具有固定在该泵体内的转动轴的轴承装置、安装在转动轴的发动机侧端部上的叶轮、阻止来自叶轮侧的冷却水向轴承装置侧移动的机械密封、和用于安装被装在从泵体突出的转动轴的外侧端部上的驱动用皮带轮的凸缘。

在这样构成的水泵中，机械密封由外壳、装在其内部的多个密封部件、和使密封部件彼此紧密接触地加力的弹簧等构成。众所周知，作为这样的机械密封，例如专利文献1所述的发明那样，密封部件的容积减小，同时，使构成外壳的部件卡合在密封部件的切口部，以便把轴的转动力高效率地传递给该密封部件。

[专利文献1]日本特开平11-315935号公报

发明内容

发明要解决的问题

可是，近年来由于在辅机类增加的同时发动机室的大小受到限制，故要求把汽车的发动机做得较小。因而，对于水泵也希望其安装位置的缸体不部分地大幅向外侧鼓出。此时，当安装在发动机的缸体上时，由于上述机械密封在轴向上变长，也就是厚度较厚，所以，缸体的外壁鼓出的部分变大。结果，就会形成发动机和发动机室的间隔部分地变窄的地方，从而需要增大发动机室。

因此，本发明以解决这样的问题为目的。

解决课题的方法

即，本发明的机械密封包括：第一外壳部件，其安装在可转动地被支承的转动轴上，与转动轴一起转动；第二外壳部件，其安装在支承转动轴的部件上、在与第一外壳部件之间形成空间；第一密封部件，其安装在第一外壳部件上；加力部件，其安装在第二外壳部件上；第二密封部件，其与第一密封部件同心配置、由加力部件在转动轴的轴向加力而按压在第一密封部件上；传递部件，其把加力部件的作用力传递给第二密封部件；加力部件与第二密封部件同心，且配置在第二密封部件的径向附近。

根据该结构，加力部件不是在第一密封部件和第二密封部件的厚度方向上与两者配置成直列状态。因而，厚度方向的尺寸可以变小。因此，例如在使用于水泵时，由于可以缩短叶轮和轴承之间的距离，故可以减小水泵的转动轴向的尺寸。

为了提高组装的效率，优选加力部件位于第二密封部件的外侧。作为加力部件，只要是具有即使因一定的力产生变形而当去除该力时就可以恢复原来的形状的弹性的部件即可，例如可以举出作为按压(压缩)弹簧的波形弹簧。而且，作为加力部件，也可以是螺旋弹簧。

发明的效果

本发明是以上说明的结构，由于加力部件在第一密封部件和第二密封部件的厚度方向上不与两者配置成直列的状态，故与现有技术相比，可以把厚度方向的尺寸减小相当于加力部件厚度尺寸的程度。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的立体图。

图2是表示该实施方式的使用状态的剖面图。

图3是该实施方式的剖面图。

附图标记说明

1    第一外壳部件

2    第二外壳部件

3    第一密封部件

4    波形弹簧

5    第二密封部件

6    传递部件

WP3  转动轴

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一个实施方式。

该机械密封MS如图1所示，是组装到汽车用水冷式发动机EG的水泵WP中的装置。机械密封MS安装在水泵WP的叶轮WP1和轴承WP2之间的转动轴WP3上，密封转动轴WP3、WP4的安装部分，以使发动机EG的水套WJ内的冷却水不会到达轴承WP2。

机械密封MS包括：第一外壳部件1，其安装在可转动地被支承于水泵WP的泵体WP5上的转动轴WP3上，与转动轴WP3一起转动；第二外壳部件2，其安装在作为用于支承转动轴WP3的部件的泵体WP5上，在其与第一外壳部件1之间形成空间；第一密封部件3，其安装在第一外壳部件1上；波形弹簧4，其是安装在第二外壳部件2上的加力部件；第二密封部件5，其与第一密封部件3同心配置，由波形弹簧4向转动轴WP3的轴向加力，被按压在第一密封部件3上；传递部件(桥接件(ブリツジ))6，其把波形弹簧4的作用力传递给第二密封部件2；圆环状的安装部件7，其把第一密封部件3安装在第一外壳部件1上；波纹管(ベロ一ズ)8，其安装在第二外壳部件2和传递部件6之间。构成机械密封MS的各个部件做成大致圆筒形状或大致圆环形状，其中心与转动轴WP3的轴心对准配置。

第一外壳部件1做成圆筒形状，具有与转动轴WP3的外径大致相等的内径。另外，在第一外壳部件1的一方的端部形成凸缘1a，同时，在三处分离形成从凸缘1a向外侧突出的安装爪1b。凸缘1a用于安装安装部件7，其外径设定得比第一密封部件3的外径小。而且，安装爪1b防止第一密封部件3从第一外壳部件1脱落。该第一外壳部件1的与凸缘1a相反的倾斜端部1c，是通过向与外侧、换言之向与转动轴WP3相反的方向弯曲而形成的，以便使传递部件6不会发生脱落。安装部件7相对于第一密封部件3也作为缓冲材料发挥功能，例如是具有橡胶那样的弹性的材料。

第二外壳部件2由比第一外壳部件1直径大的圆筒部件组成，在一个端部具有安装用凸缘2a，在另一个端部具有收纳波形弹簧4的环状凹部2b。第二外壳部件2的外径与泵体WP5的轴承部WP6的内径大致相等，通过将第二外壳部件2嵌入轴承部WP6，机械密封MS就会组装到水泵WP中。另外，由于第二外壳部件2与第一外壳部件1相比，其内径在另一个端部以外是大径，故在与第一外壳部件1同心配置时，在与第一外壳部件1之间就会形成空间。而且，在该形成的空间中，配置第一及第二密封部件3、5、安装部件7、传递部件6、波形弹簧4及波纹管8。

第一密封部件3由呈圆环形状的兼有耐久性和强度的例如陶瓷等材料构成，经由安装部件7安装在第一外壳部件1的凸缘1a上，相对于泵体WP5与第一外壳部件1一起对应于转动轴WP3的转动进行转动。第二密封部件5由呈圆环形状的例如碳等那样的耐损耗性高的材料构成，在波形弹簧4的弹力作用下时常向第一密封部件3被加力而紧贴。第一密封部件3和第二密封部件5把转动轴WP3的轴中心作为同心，配置成在转动轴向重合。第二密封部件5的与紧贴于第一密封部件3的端部5a相反的端部5b经由波纹管8受到传递部件6的支承。在该实施方式中，第二密封部件5的波纹管8侧的端部5b与紧贴于第一密封部件3的端部5a相比，在径向上宽度较宽，例如在五处形成切口部5c。设置在传递部件6端部的立爪6a可活动地卡合在该切口部5c中。

传递部件6做成大致圆筒形状，在其一个端部上备有向外侧延伸的外凸缘6b，同时，在另一个端部备有向内侧延伸的内凸缘6c。外凸缘6b具有对于按压波形弹簧4来讲足够的面积，内凸缘6c具有对于支承第二密封部件5来讲足够的面积，同时，在周方向上分开地例如在五处具有立爪6a。而且，内凸缘6c的内周部6d向内侧倾斜，以便与第一外壳部件1的倾斜端部1c对应，在组装了传递部件6的状态，与倾斜端部1c在分开的状态下重合。

波形弹簧4可以使用在本领域中众所周知的部件，例如是通过把形成为波形的细板弹簧钢卷成螺旋状而形成的部件，在压缩状态下发挥作用力。波形弹簧4也可以把其一个端部固定在第二外壳部件2的环状凹部2a上。该波形弹簧4在穿过第二密封部件5的中心的线段、换言之在转动轴WP3的轴线上设置其中心，在第二密封部件5的外侧隔开间隔而配置。

波纹管8配置在第二外壳部件2和传递部件6之间，用于阻止水套WJ内的冷却水到达波形弹簧4，从而阻止冷却水到达水泵WP的轴承WP2。波纹管8将其外侧的缘部8a做成卷绕在第二外壳部件2的凸缘2a上地安装在第二外壳部件2上；由第二密封部件5和传递部件6的内凸缘6c夹持并支承其内侧的缘部8b。在波纹管8的传递部件6侧的端部8b的内周壁上形成环状槽8c，从而与第二密封部件5卡合。因此，第二密封部件5在组装时，通过嵌入该环状槽8c内而保持在波纹管8上。

在该结构中，机械密封MS按以下要领组装。

首先，将安装部件7安装在第一密封部件3上，利用安装部件7的弹性将第一密封部件3装在第一外壳部件1上。其次，把波纹管8装在传递部件6上，通过将第二密封部件5嵌入该环状槽8c而安装在被安装于传递部件6的波纹管8中。把这样一体化的传递部件6、波纹管8及第二密封部件5装在使第一密封部件3一体化的第一外壳部件1上。而后，弯曲第一外壳部件1的倾斜端部1c，使其向着传递部件6铆接。由此，以转动自由的状态使传递部件6与第一外壳部件1一体化。即，第二密封部件5和波纹管8不会从装有第一密封部件3的第一外壳部件1脱离。此后，在使第一外壳部件1、第一密封部件3、第二密封部件5、传递部件6及波纹管8一体化的组装品中，嵌入安装了波形弹簧2的第二外壳部件2，使其压靠在传递部件6的外凸缘6b上。之后，在第二外壳部件2的凸缘2a上卷绕波纹管8的外周部分，组装结束。

如上所述，完成第一外壳部件1和第二外壳部件2的各自的组装后，把两者结合。即，在组装了第二密封部件5、波形弹簧4、传递部件6及波纹管8的第二外壳部件2的传递部件6的内凸缘6c的内周部6d的内侧，插入装入了第一密封部件3及安装部件7的第一外壳部件1的倾斜端部1c而进行结合。在该状态下，虽然在波形弹簧4的作用下第一外壳部件1经由第一密封部件3和第二密封部件5移动而与第二外壳部件2离开，但由于第一外壳部件1的倾斜端部1c与传递部件6的内凸缘6c的内周部6d接触，故第一外壳部件1不会从第二外壳部件2侧脱出。

这样组装的机械密封MS在转动轴WP3通过轴承WP2可转动地安装在泵体WP5上的状态下，组装在水泵WP中。此时，沿转动轴WP3压入机械密封MS，使第二外壳部件2侧到达泵体WP5的规定位置，第一外壳部件1侧到达转动轴WP3的规定位置。

当第一外壳部件1侧和第二外壳部件2侧分别配置在各个规定位置上时，第一外壳部件1侧和第二外壳部件2侧分别成为转动轴WP3的轴向的位置被固定的状态。在该状态下，由于波形弹簧4利用作用力(压缩弹力)使第二密封部件5向着第一密封部件3加力，所以，维持在第一外壳部件1的倾斜端部1c与传递部件6的内凸缘6c的内周部6d不接触的状态，同时，维持在第一密封部件3和第二密封部件5水密式紧密接触的状态。另外，波形弹簧4在从该使用前的安装状态起，在第一密封部件3和第二密封部件5至少一方磨损时，调整第一密封部件3和第二密封部件5的紧密接触的程度，使其大致保持为初始状态。

在安装该机械密封MS、装在发动机EG上的水泵WP动作时，转动轴WP3转动，叶轮WP1转动，冷却水经由水套WJ在发动机EG的没有图示的冷却系统中循环。由于转动轴WP3转动，第一密封部件3转动，第二密封部件5静止。由于冷却水借助第一密封部件3、第二密封部件5及波纹管8在水套WJ侧和轴承WP2侧被隔离，故冷却水不会从水套WJ侧向轴承WP2侧漏泄。

这样，在该机械密封MS中，由于将对第二密封部件5向着第一密封部件3加力的波形弹簧4同心配置在从第二密封部件5离开的外侧位置上，所以可使机械密封MS的轴向的厚度与现有装置相比减小约1/2的程度。其结果，由于可以缩短水泵WP的转动轴WP3，故可以使发动机EG小型化。因而，可以提高汽车车身形状设计的自由度。

另外，虽然在上述实施方式中说明了把波形弹簧4配置在第二密封部件5和第一密封部件3外侧的产品，但也可把波形弹簧4配置在第二密封部件5和第一密封部件3的内侧。也就是说，本发明把波形弹簧4或螺旋弹簧等加力部件配置在第一密封部件3和/或第二密封部件5的侧方(外侧或内侧)。即，加力部件和第一密封部件3和/或第二密封部件5的厚度方向的至少一部分在第一密封部件3和/或第二密封部件5的侧方重叠地配置。具体来讲，例如在成为加力部件厚度的范围内的加力部件的内侧位置上，与加力部件分开地同心配置第二密封部件5，或者在成为第一密封部件3及第二密封部件5的合计厚度的范围内的第一密封部件3及第二密封部件5外侧的位置上，同心地配置加力部件。在这样的配置中，构成为可以把加力部件的作用力通过传递部件6传递给第二密封部件5。而且，根据该结构，由于回避了第一密封部件3、第二密封部件5及加力部件的厚度在转动轴向重叠配置，所与可以使机械密封MS的转动轴向的厚度变薄。

此外，对各部分的具体结构也并不限于上述实施方式，在不脱离本发明构思的范围内可以做出各种变型。

Claims (3)

1.一种机械密封，其特征在于，包括：

第一外壳部件，所述第一外壳部件安装在可转动地被支承的转动轴上，与转动轴一起转动；

第二外壳部件，所述第二外壳部件安装在支承转动轴的部件上，在与第一外壳部件之间形成空间；

第一密封部件，所述第一密封部件安装在第一外壳部件上；

加力部件，所述加力部件安装在第二外壳部件上；

第二密封部件，所述第二密封部件与第一密封部件同心地配置，由加力部件在转动轴的轴向上加力而被按压在第一密封部件上；以及

传递部件，所述传递部件将加力部件的作用力传递给第二密封部件；

加力部件与第二密封部件同心，且配置在第二密封部件的径向附近。

2.如权利要求1所述的机械密封，其特征在于，加力部件位于第二密封部件的外侧。

3.如权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，加力部件是波形弹簧。

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