CN101080591B

CN101080591B - 轴封装置

Info

Publication number: CN101080591B
Application number: CN2005800435657A
Authority: CN
Inventors: 真田雅光
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: US7959158B2; JPWO2006068047A1; US20080145254A1; EP1837563B1; EP1837563A1; KR101222621B1; EP1837563A4; JP5009629B2; WO2006068047A1; CN101080591A; KR20070104527A

Abstract

本发明在于即使是特殊的被密封流体也可防止轴封装置的密封面磨损。另外，还在于降低转轴的滑动面的加工精度。另外，还在于防止密封面与其它零件抵接而受损。另外，轴封装置具有密封部(2)及金属或树脂材料制的密封套筒(10)，密封部(2)包括：具有可与壳体的孔形成面密封地嵌合的嵌合面的嵌合部(4)、以及从嵌合部(4)向内侧延伸且在内周具有密封被密封流体(L1)的密封面(3A1)的橡胶状弹性材料制的第一密封边(3)，密封套筒(10)包括：与密封边(3)的密封面(3A1)紧密接触且可滑动的滑动密封面(10D)、在滑动密封面(10D)的轴向端部凹状地包围密封面区域(L1)的旋转翼(10A)、以及密封地嵌合在转轴(50)上的紧密接触嵌合面(15)，在旋转翼(10A)上具有将被密封流体(L1)向从密封面区域(L1)离开的方向顶回的排出构件(20)。

Description

轴封装置

技术领域

本发明涉及一种对安装在壳体的孔内的转轴与孔之间的间隙进行密封的轴封装置。尤其涉及可防止混杂在被密封流体中的杂质存在于密封面上从而密封面和相对滑动的对置密封面由于杂质而相互磨损的轴封装置。

背景技术

作为本发明的轴封装置的相关技术，有对化学液体等进行密封的轴封装置。该轴封装置用于对各种压缩机等的转轴周围的间隙进行密封(例如日本专利特开2000-179702号公报(图1))。作为在汽车等的压缩机中使用的制冷剂的工作流体在转轴周围的孔内作为高压的被密封流体而起作用。并不局限于该制冷剂，在被密封流体中，在动作时的流动流体中会混入杂质。特别地，杂质容易附着在密封面上。对于特殊的化学液体，有时还会附着在密封面上固化。此外，若被密封流体为高压，则在转轴周围密封被密封流体的密封边因高压而压在转轴的周面上。另外，若橡胶材料制的密封边和树脂材料制的密封边一边与转轴紧密接触一边被被密封流体推压，则在被密封流体中混有杂质时，杂质会附着在密封面上，从而引起滑动的密封面急速磨损的问题。

该轴封装置100形成为如图6所示的形状。图6是该轴封装置100的一侧的剖视图。该轴封装置100设置有在外周面上设有波浪状的三个密封部107的圆筒状的嵌合部102。在嵌合部102中一体地埋设有加强环103。该嵌合部102被加强环103加强并嵌合在壳体111的孔形成面(下面也简称孔)112上。另外，从嵌合部102向内侧形成有第一密封边101。另外，在第一密封边101的大气侧(图示左侧)设置有树脂材料制的第二密封边108。在该橡胶材料制的第一密封边101与树脂材料制的第二密封边108之间配置有金属薄板的垫圈106。另外，第二密封边108通过推压件109固定在与垫圈106之间。另外，由于被密封流体容易透过橡胶制的第一密封边101，因此由该垫圈106来防止被密封流体的透过。因此，垫圈106以支撑第一密封边101的大气侧的整个面的形状介于第一密封边101与第二密封边108之间。若这些第一密封边101、第二密封边108、以及垫圈106因被密封流体的压力而与转轴113压接，则转轴113也可能急速磨损。另外，被密封流体作为工作流体进行动作时会混入各种杂质。若在该被密封流体中混有杂质，则杂质会附着在各密封边101、108的与转轴113接触的密封面上。另外，若被密封流体中含有的某种成分因摩擦热而固化，则会附着在各密封边101、108的密封面上而使相对的滑动面磨损。

然而，对该薄板金属的垫圈106来说在强度上也很难支撑成第一密封边101相对于转轴113始终用较小的面压力紧密接触。另外，由于被密封流体的压力，第一密封部104A被推压而与转轴113用力地压接，且该垫圈106也被被密封流体推压而与转轴113压接。这样一来，密封部104A和垫圈106一边与转轴113滑动一边相互磨损。另外，由于第二密封边108与转轴113在整个密封面上紧密接触，因此相互的磨损面积扩大。特别地，在被密封流体为高压时，第一密封边101及第二密封边108被被密封流体推压而与转轴113用力接触，从而相互的相对滑动面产生磨损。另外，若被密封流体中的杂质附着在密封面上，则会进一步促进密封面的磨损。这样，若相互的滑动面磨损，则轴封装置100的密封能力下降。另外，由于轴封装置100可更换地进行安装，因此若产生磨损则可更换，但由于转轴100一体地安装在装置上且较长，因此很难简单地更换。

鉴于上述问题，本发明所要解决的技术课题在于通过防止由于被密封流体中含有的杂质、因摩擦热而化学反应从而固化的被密封流体而形成的轴封装置的密封边的滑动面的磨损并防止转轴的与密封边滑动的面的磨损来提高轴封装置的密封能力。另外，还在于通过防止转轴的磨损来提高转轴的耐久能力并降低转轴的更换成本。

发明的公开

本发明是为了解决上述技术课题而形成的，其技术解决方案如下构成。

本发明的轴封装置是对在壳体的孔与配置在孔形成面内的转轴之间的被密封流体进行密封的轴封装置，具有：密封部，包括：具有可与壳体的孔形成面密封地嵌合的嵌合面的嵌合部、以及从嵌合部向内侧延伸且在内周具有密封被密封流体的密封面的橡胶状弹性材料制的第一密封边；以及金属或树脂材料制的密封套筒，包括：与第一密封边的密封面紧密接触且可滑动的滑动密封面、从滑动密封面的轴向端部起凹状地覆盖密封面区域的形状的旋转翼、以及密封地嵌合在转轴上的紧密接触嵌合面，在旋转翼上具有将流入旋转翼内的密封面区域中的被密封流体顶回的排出构件。

采用本发明的轴封装置，密封套筒可与转轴自由装拆地嵌合，且滑动密封面与密封部的密封面紧密接触而密封被密封流体。另外，由于在凹状地覆盖密封面区域的密封套筒的旋转翼上设置有向从密封面离开的方向压出被密封流体的排出构件，因此向使混入被密封流体中的杂质从密封面离开的方向顶回被密封流体。因此，可防止被密封流体中的杂质附着在密封面上。另外，与设在密封套筒上的排出构件一起，利用旋转翼来搅拌被密封流体，因此可防止密封面被摩擦热加热，并可防止化学流体等被密封流体因热量而在密封面上固化、附着。另外，可提高密封面的密封能力，还可通过防止磨损而提高耐久能力。

附图说明

图1是本发明第1实施例的轴封装置的一侧的剖视图。

图2A是图1的轴封装置的排出构件的一部分的侧视图。

图2B是图1的轴封装置的排出构件的一部分的主视图。

图3是本发明的第2实施例的轴封装置的一侧的剖视图。

图4是图3的轴封装置的排出构件的一部分的主视图。

图5是本发明的第3实施例的轴封装置的一侧的剖视图。

图6是在本发明之前的密封装置的一侧的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明实施形态的轴封装置进行详细说明。另外，下面说明的各附图是根据设计而制成的，形状正确。

实施例1

首先对本发明的轴封装置的第1实施例进行说明。图1是轴封装置1的一侧的剖视图。在该图1中，转轴50安装在壳体60的轴承用孔61中。嵌合在该转轴50上的密封套筒10将不锈钢板形成为圆筒状。另外，将该密封套筒10的圆筒部10E的两端向外侧弯曲。在该圆筒部10E一侧的端部弯曲的旋转翼10A从端部起弯曲成截面呈L形状，为了可插入环状边部3A的密封面3A1，包括端部在内的整体的截面形成为U形状。该U形状的旋转翼10A内为密封面区域L2。另外，如图2A和图2B所示，在旋转翼10A的径向侧面上设置有弯曲旋转翼10A的一部分而形成为叶片状的排出构件20。该排出构件20通过切起一部分而弯曲成倾斜的叶片状。该排出构件20沿着径向侧面的周向设置有多个，从而构成排出构件20。

另外，密封套筒10向N方向旋转。另外，虽未图示，但也可对旋转翼10A的一部分进行拉深加工而形成为突起的排出构件20。该排出构件20只要是向从第一密封面3A1离开的方向压出被密封流体L1的形状即可，可设计成各种形状。

另外，旋转翼10A的外周侧形成为圆筒状的分隔部10A1。另外，圆筒部10E另一侧的止动件10B的截面形成为圆弧状。该止动件10B在装配密封部2和密封套筒10后弯曲成可弯曲加工的小圆弧状。另外，也可在止动件10B上沿着周面设置多个呈轴向的狭缝从而使止动件容易弯曲。最好在该密封套筒10的圆筒部10E的内周嵌合面10C的整个面上设置有薄片状涂敷的薄圆筒状的密封环11。另外，密封环11的内周面形成为与转轴50嵌合的紧密接触嵌合面15。利用该紧密接触嵌合面15进行密封，从而使被密封流体L1不从转轴50与内周嵌合面10C的嵌合间向外部A泄漏。另外，内周嵌合面10C可不设置密封环11而构成为直接与转轴50嵌合的紧密接触嵌合面15。特别地，在密封套筒10为树脂材料制时，可将密封套筒10的内周嵌合面10C形成为紧密接触嵌合面15而与转轴50直接嵌合并对密封套筒10与转轴50的嵌合间进行密封。

密封套筒10的圆筒部10E的外周形成为滑动密封面10D。由于该滑动密封面10D即使在轧制的钢板的状态下也可平滑地形成，因此可减小与密封面3A1的摩擦系数地进行滑动。另外，由于滑动密封面10D作为零件在轴向上的长度较短，因此即使在圆筒状态下进行研磨也可降低加工成本。

另外，也可在金属制的密封套筒10的外周面上覆盖四氟乙烯树脂或橡胶并将其外周形成为滑动密封面10D。该密封套筒10的材质除了不锈钢外，也可由钢、黄铜、树脂、例如乙缩醛、聚酰胺的复合材料等制作。

密封部2的一部分由橡胶制的嵌合部4和第一密封边3构成。该嵌合部4形成为圆筒状。在该嵌合部4上形成有与壳体60的孔形成面(也称作孔)61嵌合的嵌合面14，且在嵌合面14上设置有密封凸部4A，从而与嵌合的孔61紧密接触，密封被密封流体L1。另外，在嵌合部4的与被密封流体L1相反的一侧的侧面上形成有在轴向上由深沟构成环状的嵌合凹部4B。另外，在嵌合部4的内周侧形成有第一密封边3。第一密封边3构成筒状，向被密封流体L侧突出。另外，第一密封边3的前端形成为环状边部3A。在该环状边部3A上形成有与密封套筒10的滑动密封面10D紧密接触而嵌合的第一密封面3A1。该第一密封面3A1的截面为尖角状，与密封套筒10的滑动密封面10D弹性变形后以较小的面状紧密接触，从而密封被密封流体L1。另外，在第一密封边3根部的被密封流体L1侧设置有支撑面3B。另外，在密封部2的橡胶状弹性材料制的嵌合部4上在嵌合状态下装配有加强环5。利用该加强环5加强，以使嵌合部4在嵌入壳体中后不产生弹性变形。

该加强环5形成为带孔有底圆筒状，设置有圆筒状的加强部5A和底状的保持部5B。另外，将加强环5的加强部5A可自由装拆地嵌合在嵌合凹部4B内结合。保持部5B对第一密封边3的背面侧进行支撑。另外，在嵌合部4的内周设置有与第一密封边3并列排列的树脂材料制的第二密封边6。第二密封边6的截面构成圆弧状的L形状，在内周形成有筒状边部6A。该筒状边部6A与滑动密封面10D嵌合而保持密封套筒10。该第二密封边6外周的根部在第一密封边3的根部被支撑环7的推压部7A和保持部5B夹持而固定。该筒状密封部6A的内周形成为与密封套筒10的滑动密封面10D紧密接触而密封被密封流体L1的第二密封面6A1。

金属制的支撑环7形成有截面为L形的圆筒部7B以及在圆筒部7B端部的推压部7A。另外，将加强环5的保持部5B与第二密封边6的背面侧接合进行支撑，并将支撑环7的推压部7A与第一密封边3的支撑面3B抵接，从而在夹持第一密封边3和第二密封边6的状态下进行固定。另外，支撑环7的圆筒部7B的内周面与旋转翼10A的分隔部10A1以较小的间隙C活动嵌合。另外，靠近分隔部10A1的端面和支撑环7的推压部7A，形成在被密封流体L1要进入密封面区域L2内时构成堰的间隙C。另外，该间隙C形成为在旋转翼10A旋转时可与圆筒部7B的内周面互动地搅拌被密封流体L1的小尺寸。另外，由于嵌合在转轴50上的密封套筒10是与转轴50不同的零件，因此若产生磨损，则可更换。另外，由于加强环5可与密封部自由装拆，因此可更换。因此，即使由于保持部5B的内周端部可靠近转轴50外周侧的密封套筒10而因被密封流体L的压力而接触、从而密封套筒10产生磨损，也可进行更换，因此可充分地支撑第二密封边3的筒状边部6A的背面。该支撑环7和加强环5用钢、不锈钢、黄铜、铝、树脂等材质制作。

如上所述，密封部2包括：橡胶材质的嵌合部4、第一密封边3、加强环5、第二密封边6、以及支撑环7。该密封部2在加强环5被壳体60的孔61的台阶部支撑下进行安装。另外，利用卡环65卡合，以使密封部2不从壳体60上脱落。另外，密封部2和密封套筒10通过第一密封面3A1和第二密封面6A1以紧密接触状态与密封套筒10的滑动密封面10D嵌合进行装配。因此，密封部2和密封套筒10利用紧密接触地嵌合而形成的摩擦力进行结合。即使密封套筒10受到外力而要从密封部2脱落，密封套筒10的旋转翼10A的分隔部10A1也与支撑环7的推压部7A抵接。另外，在相反侧，止动件10B与保持部5B抵接。因此，可防止密封套筒10从密封部2上脱落。另外，轴封装置1可在装配了密封部2和密封套筒10的状态下进行保存。另外，在将轴封装置1装配到装置和设备上时，两个零件已结合，因此可解决一侧的零件不足这种问题。

另外，密封套筒10的滑动密封面10D在轧制的状态下平滑地形成、或在成形树脂的状态下平滑地形成，因此无需加工滑动密封面10D。另外，通过在密封套筒10的外周面上涂敷氟树脂等，可在滑动密封面10D上形成涂层薄膜，从而减小摩擦系数。另外，环状边部3A的第一密封面3A1被旋转翼10A覆盖，因此可防止与其它零件抵接而受损这样的问题。

实施例 2

下面对本发明的第二实施例的轴封装置1进行说明。图3是第2实施例的轴封装置1的一侧的剖视图。在图3中，与图1的不同点在于，沿着旋转翼10A的分隔部10A1的圆周面设置排出构件20。如图4所示，该排出构件20沿着分隔部10A1的周面通过弯曲分隔部10A1的一部分而形成为叶片状。该叶片沿着周面设置有多个。该排出构件20也可深拉挤压分隔部10A1的一部分而形成为叶片形的突起部。该排出构件20也可沿着分隔部10A1的周面在轴向上形成为两列、三列的多列。另外，在密封套筒10向N方向旋转。第2实施例的其它结构中，与图1的符号相同的零件为与图1大致相同的零件。

实施例3

下面对本发明的第3实施例的轴封装置1进行说明。图5是第3实施例的轴封装置1的一侧的剖视图。在图5中，与图1的轴封装置1的不同点在于，加强环5埋设在嵌合部4中，而不是与嵌合部4嵌合。该加强环5的截面形成为L形，埋设在嵌合部4中。另外，保持部7构成环板状，并列地排列在第二密封边6的背面。另外，利用外环8保持嵌合部4、第二密封边6、以及保持部7的外周侧而一体化。该一体化通过弯曲外环8端部的止动部8B来固定嵌合部4、第二密封边6、以及保持部7这一整体。另外，嵌合在嵌合部4上的外环8的外周设置有嵌合面14。另外，在外环8的被密封流体L1侧设置有槽部8B并安装有O形圈9，在将嵌合面14嵌合在壳体的供嵌合的孔(参照图1的符号61)上时，利用O形圈9对与供嵌合的孔61的嵌合间进行密封。

另外，在密封套筒10的内周面上设置有比图1厚的薄片状的密封环11。该密封环11的内周面形成为紧密接触嵌合面15。另外，旋转翼10A的分隔部10A1(参照图1)的轴向长度形成得在轴向上比图1短。另外，将该分隔部的端部靠近外环8的端部而形成间隙C。另外，排出构件20的形状与图1相同。其它结构与图1的轴封装置1相同。

本发明通过如上构成，可利用排出构件20来防止混入被密封流体中的杂质与被密封流体L1一起流入而附着在密封面上、在滑动时导致各密封面3A1、6A1产生磨损。特别地，由于排出构件20设置在旋转翼10A上，因此利用旋转翼10A的旋转，用旋转的离心力环状地积聚被密封流体L1中的杂质，并利用排出构件20将该杂质向从第一及第二密封面3A1、6A1离开的方向压出，从而防止杂质附着在第一密封面3A1及第二密封面6A1上。另外，利用旋转翼10A及排出构件20来搅拌存在于第一密封面3A1及第二密封面6A1侧的密封面区域L2中的被密封流体L1，从而起到防止被密封流体L1在第一密封面3A1及第二密封面6A1上固化的效果。另外，发挥第一密封面3A1及第二密封面6A1的密封能力。

下面对本发明的各实施形态的发明进行说明。

在本发明的第2实施形态的发明的轴封装置中，在密封部中，第一密封边内周的环状边部呈大致轴向地配置在旋转翼的凹部内，并具有树脂材料制的第二密封边，该第二密封边并列配置在第一密封边的背面，外周保持在嵌合部上，且内周的筒状边部配置在环状边部的内周，可与滑动密封面密封地嵌合。

采用该第2实施形态的发明的轴封装置，由于设置有大致圆筒状的环状边部和具有树脂材料制的筒状边部的第二密封边，因此若环状边部和筒状边部与旋转翼互动地旋转，则可期望以使被密封流体中的杂质不附着在各密封面上的形态将杂质从密封面区域与被密封流体一起排出的效果。因此，橡胶状弹性材料制的第一密封边和树脂材料制的第二密封边的各密封面不会磨损，可发挥密封能力。另外，若橡胶状弹性材料制的第一密封边和树脂材料制的第二密封边的各密封面因滑动热而发热，则密封能力下降，但若环状边部和筒状边部与旋转翼互动地旋转，则搅拌被密封流体，从而密封面的发热温度下降。因此，密封面具有弹力，从而发挥密封能力。另外，还可防止被密封流体被滑动热加热而在密封面上固化、附着。

在本发明的第3实施形态的发明的轴封装置中，旋转翼从端部起向轴向的环状边部侧弯曲成L形状，且排出构件在旋转翼径向的侧面上形成为将流入旋转翼内的密封区域中的被密封流体顶回的形状。

采用该第3实施形态的发明的轴封装置，旋转翼从密封套筒10的滑动密封面(圆筒部)的端部起向轴向的环状边部侧形成为L形状，且在旋转翼径向的侧面上形成有将流入旋转翼内的密封区域中的被密封流体顶回的排出构件。因此，排出构件可有效地将混杂在被密封流体中的杂质向从密封面离开的方向压出。另外，可防止杂质附着在密封面上，发挥密封面的密封被密封流体的密封能力。

在本发明的第4实施形态的发明的轴封装置中，使旋转翼的外周面或端部与设于密封部的筒状支撑环对置，从而在外周面或端部与支撑环之间形成使被密封流体被搅拌而可流动的范围的间隙。

采用该第4实施形态的发明的轴封装置，由于使旋转翼的外周面或端部与设于密封部的筒状支撑环对置而形成间隙(被密封流体被搅拌而可流动的范围的间隙)，因此通过搅拌间隙内的被密封流体，可与排出构件一起，利用旋转翼的旋转来防止被密封流体中含有的杂质从间隙进入密封面区域中。另外，可有效地防止密封面因杂质而磨损。特别地，被密封流体被旋转翼的外周面搅拌而使压力上升，并利用使端部与支撑环对置的间隙挡住被密封流体，因此被密封流体向从密封面离开的方向流动。另外，可防止密封面因杂质而磨损。

在本发明的第5实施形态的发明的轴封装置中，旋转翼的外周面形成为筒状的分隔部，且排出构件在分隔部上形成为将流入密封面区域内的被密封流体压出的形状。

采用该第5实施形态的发明的轴封装置，旋转翼的外周面形成为分隔部，且在分隔部上设置有将被密封流体从密封面区域向外侧压出的排出构件，因此可利用旋转的旋转翼的分隔部和设于分隔部的排出构件有效地将从旋转翼的分隔部侧流入密封面区域内的被密封流体中的杂质压出。另外，可防止杂质附着在密封面上而使密封面磨损。

工业上的可利用性

如上所述，本发明作为对混入被密封流体中的杂质或因滑动热而固化的被密封流体进行密封的轴封装置是有用的。另外，作为无需对转轴外周面研磨加工、且可防止因密封边的滑动而引起的相对滑动面的磨损和损伤的轴封装置也是有用的。另外，可不管转轴的材质及加工精度而安装轴封装置，从而作为可降低安装轴封装置的装置和设备的成本的轴封装置是有用的。

Claims

1.一种轴封装置，对在壳体的孔与配置在孔形成面内的转轴之间的被密封流体进行密封，其特征在于，具有：

密封部(2)，包括：具有可与所述壳体的所述孔形成面密封地嵌合的嵌合面的嵌合部(4，9)、以及从所述嵌合部(4，9)向内侧延伸且在内周具有密封被密封流体的密封面(3A1)的橡胶状弹性材料制的第一密封边(3)；以及

金属或树脂材料制的密封套筒(10)，包括：与所述第一密封边(3)的所述密封面紧密接触且可滑动的滑动密封面(10D)、从所述滑动密封面的轴向端部起凹状地覆盖密封面区域(L2)的形状的旋转翼(10A)、以及密封地嵌合在所述转轴(50)上的紧密接触嵌合面(15)，

在所述旋转翼(10A)上将所述密封面区域(L2)内的所述被密封流体从所述密封面区域(L2)内排出的排出构件(20)，支承所述密封边(3)支撑环(7)或外环(8)与所述旋转翼(10A)的分隔部(10A1)之间形成间隙(C)。

2.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，所述密封部(2)将所述第一密封边(3)内周的环状边部(3A)呈大致轴向地配置在所述旋转翼(10A)的凹部内，并具有树脂材料制的第二密封边(6)，该第二密封边并列配置在所述第一密封边(3)的背面，外周保持在所述嵌合部(4，9)上，且内周的筒状边部(6A)配置在所述环状边部的内周，可与所述滑动密封面嵌合。

3.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，所述旋转翼(10A)从端部起向轴向的所述环状边部侧弯曲成L形状，且所述排出构件(20)形成在所述旋转翼(10A)径向的侧面上。

4.如权利要求3所述的轴封装置，其特征在于，所述旋转翼(10A)的外周面或端部与设于所述密封部(2)的筒状支撑环(7)或外环(8)对置，从而在所述外周面或所述端部与所述支撑环(7)或外环(8)之间形成使所述被密封流体被搅拌而可流动的范围的间隙。

5.如权利要求1或3所述的轴封装置，其特征在于，所述旋转翼(10A)的所述外周面形成为筒状的分隔部(10A1)，且所述排出构件(20)在所述分隔部(10A1)上形成为将流入所述密封面区域(L2)内的被密封流体压出的形状。