CN101228379A - 机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明的机械密封装置包括橡胶状弹性材料制成的环状填料和固定用密封环，所述填料具有与嵌合周面嵌合的接合面和在接合面内周侧的粘结面，并在向嵌合周面插入的插入前端具有插入前端部，所述固定用密封环具有与填料的粘结面结合的嵌合面、与支撑面紧密接触的背面以及与背面相反的一侧的密封面，在使背面与支撑面接合的位置，在插入前端部与支撑面侧的相对面之间具有空间部，将填料压入空间部内，从而利用填料的弹力使背面与支撑面紧贴。

Description

机械密封装置

技术领域

本发明涉及一种可对高压力或压力变动的被密封流体进行密封、并可牢固地保持密封环的安装状态以发挥滑动密封面的密封能力的机械密封装置。另外，还涉及一种可防止因密封环在滑动时的发热而导致滑动密封面变得不良的机械密封装置。

背景技术

近年来，随着使用压力变动或高压力的被密封流体的机械装置的增加，需要针对其机械密封装置中的被密封流体的泄漏量的对策。另外，由机械密封装置的安装构造引起的被密封流体的泄漏也是问题。其中，来自一对组合密封环的被密封流体的泄漏是由将一方的密封环安装在密封壳体上时对该安装面之间进行密封的垫圈的安装构造引起的。特别地，在承受高压力或压力变动的被密封流体的压力时，保持在橡胶状弹性材料制成的垫圈上的密封环的密封面有时会产生复杂的变位。例如，为了对密封壳体与安装在密封壳体上的一方的密封环间的间隙进行密封，若安装在这些零件之间的橡胶材料制成的截面呈L形的垫圈被一对相对的密封环中的另一方紧紧地推压或受到被密封流体的高压力的推压，则会与一方的密封环一起沿轴向弹性变形。涉及这种技术的现有技术例如在下面的专利文献1中有记载。另外，一对密封环彼此的密封面之间因作用于一对密封环上的外力而在推压方向上微小地相对变位。其结果是，存在被密封流体会因该密封面之间的微小的变位而从密封面之间泄漏的问题。

另外，由于安装在密封壳体上的密封环与密封壳体之间在整个面上被截面呈L形的垫圈覆盖，因此密封环在滑动时产生的热量很难向密封壳体传递。因此，滑动时产生的热量会在密封环中积累，在密封环中可能会产生热应力。该热应力会导致密封环的密封面产生裂纹，或构成使密封面变形的原因。另外，对密封环与密封壳体间的间隙进行密封的垫圈会因密封环产生的滑动发热而变得很难支撑密封环，并会构成被密封流体从垫圈的接合间隙泄漏、使密封能力下降的原因。

图11是作为工业用泵的轴封装置的机械密封装置100。该机械密封装置100与下面的专利文献1的图3同样地构成，但垫圈110的结构不同。另外，图11的右侧所省略的部分与专利文献1的图3的部分同样地构成。而且，图11的机械密封装置100是在安装在轴上的状态下沿轴向剖开的单侧的局部剖视图。该机械密封装置100将固定用密封部100A和旋转用密封装置100B组合而成。其中，固定用密封部100A设置在密封壳体160的贯穿孔与插设于该贯穿孔内的转轴150之间，与旋转用密封装置100B互动，从而防止装置内的被密封流体向装置外A泄漏。

该固定用密封部100A的固定用密封环102将安装在其与密封壳体160之间的垫圈110夹着嵌合。该垫圈110安装在密封壳体160与固定用密封环102之间，对两个零件的嵌合面进行密封。另外，垫圈110的第一橡胶层110C与加强环111的内周粘结。在加强环111的外周粘结有第二橡胶层110D。加强环111的装置内侧的一端部被薄橡胶层覆盖，形成压入端部110A。第一橡胶层110C和第二橡胶层110D的另一端部形成为与金属端部111A大致在同一个面上的橡胶端部110B。

另外，垫圈110的轴向长度形成为与固定用密封环102的轴向尺寸大致相同。将该垫圈110的内周面与固定用密封环102的外周面嵌合，并将垫圈110的外周面110D1与密封壳体160的嵌合面160C嵌合。在该垫圈110插入时，使橡胶端部110B与固定用密封环102的背面102B大致成为同一个面，使它们与密封壳体160的支撑面160A抵接。另外，在固定用密封环102的与背面102B相反的端面上设置有固定用密封面102A。

另一方面，与固定用密封部100A相对的旋转用密封装置100B与下面的专利文献1的附图所示的内容大致相同。即，旋转用密封装置100B包括：旋转用密封环120、对该旋转用密封环120与转轴150间的间隙进行密封的未图示的波纹管、以及弹性地推压旋转用密封环120的未图示的螺旋弹簧。

在所述机械密封装置100中，如上所述，固定用密封环102的固定用密封面102A与旋转用密封环120的旋转用密封面120A紧密接触，遮断被密封流体，以使其不向装置外A泄漏。另外，利用垫圈110对密封壳体160与固定用密封环102间的间隙进行密封，遮断被密封流体，以使其不从该间隙向装置外A泄漏。而且，对于固定用密封面102A和旋转用密封面120A，若两个密封面102A、120A彼此紧密接触地滑动，则各密封面102A、120A会随着滑动而发热。特别地，在被密封流体中含有杂质那样的场合，或是在被密封流体为化学液体那样的场合，密封面会因夹有含杂质的被密封流体而发热。

在这样构成的机械密封装置100中，如图12和图13所示，将固定用密封环102安装在密封壳体160的嵌合面160C上。图12和图13是在密封壳体160的嵌合面160C上将固定用密封环102和垫圈110一体地插入的过程的状态图。在该图12和图13中，与图11相同符号的零件作为相同的结构已作说明，因此省略零件的说明。另外，在将形成为一体的固定用密封环102和垫圈110嵌合到密封壳体160的嵌合面160C上时，用P的力对垫圈110的压入端面110A进行推压，从而将固定用密封环102与垫圈110一起安装在嵌合面160C上。此时，垫圈110外周侧的第二橡胶层110D因插入时与嵌合面160C之间的摩擦力而产生剪切应变。另外，第二橡胶层110D的截面以平行四边形的形态向插入方向弹性变形。但是，由于加强环111的金属端部111A与支撑面160A抵接，因此垫圈110并不会继续前进。在此状态下，若除去P的外力，则第二橡胶层110D想以F的力恢复成正四边形，因此如图11或图13所示，背面102B和橡胶端部110B与支撑面160A之间会因该回弹而产生间隙。由于该间隙产生在进行装配的操作者看不见的内部，因此之后也很难从装置外A侧进行判别。

在图11或图13所示的固定用密封环102的安装状态下，若在背面102B与支撑面160A之间存在较小的间隙，则即使固定用密封环102的固定用密封面102A与旋转用密封环120的旋转用密封面120A紧密接触，在弹簧或被密封流体的压力下通过旋转用密封环120被推压的固定用密封环102的固定用密封面102A也会根据压力的大小而随机变动。因此，机械密封装置100的固定用密封面102A与旋转用密封面120A有时并不紧密接触，从而密封能力下降。

另外，若在背面102B与支撑面160A之间产生间隙，则在固定用密封环102的固定用密封面102A侧产生的滑动发热向密封壳体160的支撑面160A侧传递的热量会变少，热量会进一步在固定用密封环102A中积累。其结果是，固定用密封环102的固定用密封面102A会因热应力而变形，从而很难与旋转用密封面120A紧密接触以进行密封。另外，由于积累的热量会从固定用密封环102向垫圈110传递，因此橡胶材料制成的垫圈110可能会因热量而坍倒，从而导致对密封壳体160与固定用密封环102间的间隙进行密封的密封能力下降。

专利文献1：日本专利实开平5-1075号公报(参照该公报的图3)

发明的公开

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述问题而做出的。其技术课题在于防止机械密封装置的密封环的密封面不规则变位而导致密封能力下降。另外，还在于防止密封安装密封环的填料因来自密封环的滑动热而坍倒、从而导致密封能力下降。再者，还在于防止固定用密封环的密封面产生滑动热附带的变形和裂纹等不良问题。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明是为了解决如上所述的技术问题而做出的。另外，本发明的技术方案如下构成。

本发明的机械密封装置是一种安装在带台阶孔内的机械密封装置，该带台阶孔形成有在插设轴的密封壳体的孔内设有的嵌合周面和相对于嵌合周面构成台阶的支撑面，该装置包括橡胶状弹性材料制成的环状的填料和固定用密封环，所述填料具有与嵌合周面嵌合的接合面和接合面内周侧的粘结面，并在向嵌合周面插入的插入前端具有插入前端部，所述固定用密封环具有与填料的粘结面结合的嵌合面、与支撑面紧密接触的背面、以及在背面相反的一侧的密封面，在使背面与支撑面接合的位置，在插入前端部与支撑面侧的相对面之间具有空间部，在空间部内压入填料，从而利用填料的弹力使背面与支撑面紧贴。

发明效果

根据本发明的机械密封装置，安装在密封环的嵌合面与密封壳体的嵌合周面之间的环状的填料将插入前端部压入空间部内而保持在嵌合状态。因此，填料弹性变形成如图9～图10所示的形状，从而可使固定用密封环的背面与支撑面始终接合。其结果是，由于固定用密封环的背面与密封壳体的支撑面接合，因此即使被一方的旋转用密封环侧的弹簧推压，或是受到被密封流体的高压力的推压，也可防止滑动密封面的轴向位置变位。另外，可期待发挥滑动密封面的密封能力的效果。此外，若固定用密封环的背面与密封壳体的支撑面始终接合，则即使滑动密封面滑动而发热，热量也会从固定用密封环经由支撑面向密封壳体传递，可防止固定用密封环因滑动热而被加热。其结果是，可有效防止因固定用密封环积累的滑动热而导致在滑动密封面上产生热应力引起的应变、裂缝等。另外，还可防止滑动时在固定用密封环中积累的热量向填料传递而导致填料的橡胶状弹性材料产生不良问题。因此，还能起到可有效防止被密封流体从填料泄漏的效果。

附图说明

图1是将本发明第1实施形态的机械密封装置安装在轴上的全剖视图。

图2是放大了图1所示填料的单侧剖视图。

图3是将本发明第2实施形态的机械密封装置安装在轴上的单侧剖视图。

图4是将本发明第3实施形态的机械密封装置安装在轴上的单侧剖视图。

图5是将本发明第4实施形态的机械密封装置安装在轴上的单侧剖视图。

图6是与本发明的机械密封装置相关的填料的单侧剖视图。

图7是将本发明的填料和固定用密封环安装在壳体的嵌合周面上的第一插入过程的状态图。

图8是将本发明的填料和固定用密封环安装在壳体的嵌合周面上的第二插入过程的状态图。

图9是将本发明的填料和固定用密封环安装在壳体的嵌合周面上的第三插入过程的状态图。

图10是将本发明的填料和固定用密封环安装在了壳体的嵌合周面上的嵌合的状态图。

图11是与本发明相关的另一机械密封装置的单侧剖视图。

图12是将图11的填料和固定用密封环安装在壳体的嵌合面上的第一插入的状态图。

图13是将图11的填料和固定用密封环安装在了壳体的嵌合面上的嵌合的状态图。

(符号说明)

1机械密封装置

1A第一密封部

1B第二密封部

2固定用密封环

2A密封面

2B背面

2C内周面

2D嵌合面

10填料

10A推入面

10B插入前端部

10C第一弹性层

10C1粘结面

10C2凹凸面

10D第二弹性层

10D1接合面

10D2密封部分

10D3突起部

10D4止动部

11加强环

11A插入前端面

11B推压端部

15支撑环

15B外周面

15C外表面

15D侧面

15E圆筒部

20旋转用密封环

20A相对密封面

20B推压面

20G卡合槽

43F铆接部

60密封壳体

60A支撑面

60A1凹支撑面(支撑面侧的相对面)

60B台阶状孔

60C嵌合周面

60E卡合台阶部

P压入装置

W第一宽度

W1第二宽度

X深度

A装置外区域

B装置内区域

具体实施方式

下面根据附图对本发明实施形态的机械密封装置进行详述。另外，下面说明的各附图是基于尺寸关系正确的设计图的图。

实施例1

图1是表示本发明第1实施例的机械密封装置的全剖视图。图2是放大了图1的筒状填料10的单侧剖视图。在图1中，在与设在密封壳体60轴向上的贯穿孔连通的台阶状孔60B与转轴50之间安装有机械密封装置1。

图1中，机械密封装置1将固定在密封壳体60上的一方的第一密封部1A与安装在转轴50上的另一方的第二密封部1B构成一对。另外，所述转轴50与密封壳体60为相对旋转的关系，有时一方的转轴50为被固定的结构，另一方的密封壳体60形成为旋转体，从而两个零件相对旋转。下面参照图1和图2进行说明。

在构成机械密封装置1的一方的第二密封装置1B中设置有碳材料制成的旋转用密封环20。该旋转用密封环20整体呈环状体，在该旋转用密封环20的外周面上形成引导槽20G，该引导槽20G沿周面配置有多个。该引导槽20G相对于外周面成轴向。另外，内周形成有供转轴50以微小间隙贯穿的贯穿孔。在旋转用密封环20的图示的左前端部设置有相对密封面20A。在与相对密封面20A相反的一侧形成有推压面20B。除了重视润滑性的碳材料之外，旋转用密封环20还可以用重视硬度的碳化硅材料、或兼有这两者的对碳化硅赋予了润滑性的复合滑动材料、或工程陶瓷等材料形成。

另外，还形成有传动壳43，在该传动壳上设置有与旋转用密封环20的外周面嵌合的筒部43A、以及该筒部43A一端的带孔的底部43B。在该传动壳43的筒部43A的内周形成有朝向内侧的凸状的卡合部43C，该卡合部43C进入引导槽20G内而卡合。另外，在底部43B的内周端形成有沿轴向突出的板状的连结片43D，该连结片43D沿着周面以二等分或三等分进行配置。再者，在筒部43A的另一端形成有沿着周面的多个铆接部43F。该传动壳43的材质用钢、铝、不锈钢等通过冲压加工来制作。

另外，在旋转用密封环20的推压面20B侧配置有橡胶或树脂材料制成的波纹管47。该波纹管47在外筒部47A的一端上设置有向内侧折弯的筒状的可挠部，并形成有从可挠部向轴向连续的内筒嵌合部47B。在该外筒部47A的一个端面上形成有接合面47A1。在使该接合面47A1与旋转用密封环20的推压面20B接合的状态下将旋转用密封环20和外筒部47A夹持在铆接部43F与传动壳43的底部43B之间，从而使接合面47A1与推压面20B成为接合状态。利用传动壳43将旋转用密封环20和波纹管47保持在接合状态。使内筒嵌合部47B的内周面47B1与转轴50的外周面嵌合。在内筒嵌合部47B的外周面上设置有嵌合了结合面42C的传动圈42。利用该传动圈42将内筒嵌合部47B固定在转轴50上。通过内筒嵌合部47B的内周面47B1的紧贴对内筒嵌合部47B与转轴50的嵌合间隙进行密封，并使波纹管47的接合面47A1与旋转用密封环20的推压面20B紧密接触，从而对旋转用密封环20的推压面20B侧进行密封。

在该传动圈42上形成有沿轴向的多个卡合槽42G，这些卡合槽42G沿外周面的周面等间隔配置。使传动壳43的卡合片43D与卡合槽42G卡合，将传动圈42与传动壳43连结，以使它们一起转动。在波纹管47的装置内区域B侧设置有弹簧接纳环44，该弹簧接纳环44与转轴50的带台阶部50D以嵌合状态接合。该弹簧接纳环44形成为截面呈L形的环状体。在弹簧接纳环44的侧面上设置有弹簧接纳面44A。在该弹簧接纳面44A与传动壳43的底部43B之间配置有弹性地推压旋转用密封环20的由螺旋弹簧等构成的弹性部件45。该弹性部件45形成为螺旋弹簧，但也可以形成为圆锥状的螺旋弹簧。另外，弹簧接纳环44通过加工不锈钢板、钢板等材质进行制作。

另外，旋转用密封环20、传动壳43、传动圈42和波纹管47彼此连结而与转轴一起转动。同时，由于传动圈42的卡合槽42G与传动壳43的卡合片43D可沿轴向相对移动，因此利用弹性部件45使波纹管47的可挠部弹性变形，从而传动壳43和旋转用密封环20受到向固定用密封环2的弹性推压。被弹簧部件45推压的旋转用密封环20的相对密封面20A与固定用密封环2的密封面2A滑动地紧密接触。除了所述弹簧之外，弹性部件45还可以使用组合了多个弹簧的部件。

另外，密封壳体60的台阶状孔60B形成在供转轴50插入的孔的入口侧的端部。台阶状孔60B包括相对于转轴50成径向的支撑面60A以及与支撑面60A成直角的嵌合周面60C。该支撑面60A的嵌合周面60C侧形成为比支撑面60A凹陷的凹支撑面(下面也称作支撑面侧的相对面)60A1，从而在凹支撑面60A1内形成空间部C。

在该台阶状孔60B中安装有第一密封部1A。第一密封部1A配置在与第二密封部1B相对的位置上。第一密封部1A包括固定用密封环2和填料(垫圈)10。在固定用密封环2的内周形成有供转轴50空开间隙地插嵌的内周面2C。在固定用密封环2的外周形成有嵌合面2D。在固定用密封环2上设置有密封面2A，该密封面2A与旋转用密封环20的相对密封面20A相对地紧密接触。在固定用密封环2的与密封面2A相反的面上形成有背面2B。密封面2A与相对密封面20A在弹性部件45的弹力或被密封流体的压力通过波纹管47作用在旋转用密封环20的推压面20B上的推压力下密封地接触。其结果是，可利用机械密封装置1将装置内区域B与装置外区域A密封地遮断。另外，固定用密封环2用碳化硅进行制作，但也可以用超硬合金、碳、陶瓷材料等进行制作。

设置在所述固定用密封环2的嵌合面2D与密封壳体60的嵌合周面60C之间的填料10由橡胶材料或树脂材料制成，形成为圆筒状。图1的填料10形成为用橡胶材料或树脂材料那样的橡胶状弹性材料将圆筒状的加强环11的周围在整个圆周上覆盖的形状。加强环11的内周侧形成为第一弹性层10C。该第一弹性层10C的内周面形成为粘结面10C1。在粘结面10C1上形成有凹凸面(密封部分)10C2(参照图2的放大的填料10)。通过该凹凸面10C2使填料10与固定用密封环2的嵌合面2D牢固结合。该凹凸面10C2的作用具有密封部分的功能、以及与嵌合面2D的凹凸卡合的卡合部件的功能(参照图2)。无论是哪种嵌合方法，固定用密封环2的嵌合面2D与填料10的粘结面10C1都通过压入嵌合、粘结剂或卡合部件牢固结合。

另外，填料10的外周侧形成为第二弹性层10D。在第二弹性层10D的接合面10D1上设置有多个突起的密封部分10D2。该密封部分10D2起到与密封壳体60的嵌合周面60C牢固压接并密封被密封流体的作用。因此，与接合面10D1嵌合的嵌合周面60C也可以是粗糙的加工精度，因此可减少该嵌合周面60C的加工成本。填料10的装置内区域B侧形成为推入面10A。在使固定用密封环2和填料10与台阶状孔60B嵌合时，将所述推入面10A推入来进行安装。填料10的与推入面10A相反的一侧形成为插入前端部10B。加强环11的插入前端部10B侧也形成为插入前端面11A。该插入前端面11A最好与插入前端部10B在同一个面上，从第二弹性层10D露出。

填料10的轴向的第二宽度W1形成为与固定用密封环2的轴向的第一宽度W大致相同的尺寸。空间部C的深度X为即使填料10被向空间部C内压入后恢复、支撑面60A与背面2B也可在弹性变形力下始终压接的尺寸以上(参照图9和图10的填料10的插入)。在将该填料10压入的同时进行装配的方法如图7～图10所示的方法。图7～图10所示的填料10的装配方法表示的是图1的第一密封部1A的装入顺序。像图7～图10的符号详细表示的那样，没有说明的与图1相同的符号是与图1中说明过的零件相同的零件。因此，省略了图7～图10中的零件的说明。

首先，如图7所示，使填料10与固定用密封环2结合。接着，利用未图示的压入装置P，将推入面10A推压的同时填料10被压入在嵌合周面60C上。图8是填料10被压入在嵌合周面60C上、背面2B与支撑面60A抵接后的中间装配过程的状态。此时，第二弹性层10D的接合面10D1因与嵌合周面60C的摩擦而弹性变形，从而截面变形成平行四边形形状(剪切应变)。该第二弹性层10D的截面弹性变形成平行四边形形状，插入前端部10B成为应变(倾斜)面，应变了应变角(a)。接着，如图9所示，将填料10的插入前端部10B和插入前端面11A压入到与空间部C的支撑面侧的相对面抵接为止。此时，第一弹性层10C的截面弹性变形成平行四边形形状(剪切应变)，插入前端部10B成为应变(倾斜)面，应变了应变角(b)。接着，第二弹性层10D的应变角(a)形成的应变面轴向尺寸Y(同时参照图8)需小于第一弹性层10C的应变角(b)形成的轴向应变尺寸X。另外，在填料10中没有加强环11的场合，通过将填料10的外周部分压入，填料10的插入前端部10B的整个应变面以图9的应变角(b)的形态倾斜，因此背面2B被保持在与支撑面60A牢固接合的状态下。

图10表示的是将未图示的压入装置P除去后的第一密封部1A的安装状态。第一密封部1A的填料10的插入前端部10B的应变面以加强环的插入前端面11A为边界倾斜。另外，填料10的剪切应变使固定用密封环2的背面2B始终与支撑面60A紧密接触。压入装置P未图示，但在压入装置P上具有内外直径与将固定用密封环2与填料10结合了的圈体大致相同的形状的压入件。在该压入件的压入侧的端面上，与填料10的推入面10A抵接的部分的突出部比与固定用密封环2的密封面2A接合的推入面突出图9所示的X尺寸。另外，压入装置P使阳螺纹与设置在被密封壳体60支撑的三脚架的中心的阴螺纹旋合后旋转，在将压入件压入的同时将填料10插入到台阶状孔60B内。

实施例2

图3是本发明实施例2的机械密封装置1的单侧剖视图。图3与图1的不同点在于，由作为安装零件的支撑环15的轴向的正面来构成支撑面60A。在密封壳体60上设置有台阶状孔60B。在该台阶状孔60B与贯穿孔的周面60H连续的部分上嵌合有截面呈L形的支撑环15的圆筒部15E。另外，使支撑环15的凸缘部的侧面15B与台阶状孔60B的径向表面接合。利用凸缘部的厚度X形成轴向深度X的空间部C，空间部C可容易地由支撑环15的外周面15C和凹支撑面60A1形成。固定用密封环2与填料10通过粘结剂结合。其它结构如用与图1的机械密封装置相同的符号表示的那样，大致相同。

通过这样构成机械密封装置1，可利用支撑环15任意设计空间部C的深度X。另外，若加深深度X，则可加大填料10相对于凹支撑面60A1可压入的距离，因此可使支撑面60A与背面2B牢固地紧密接触。其结果是，即使是在台阶状孔60B的径向表面的径向长度尺寸在构造上无法满足的场合，也可用支撑环15来支撑固定用密封环2，因此可将固定用密封环2产生的滑动热从支撑环15向壳体60释放。特别地，可利用支撑环15的圆筒部15E来发挥散热效果。该支撑环15最好是使用热传导率优良的铜、铝、不锈钢等。

实施例3

图4是本发明实施例3的机械密封装置1的单侧剖视图。图4与图1的机械密封装置1的不同点在于，将固定用密封环2的第一宽度W做成比填料10的第二宽度W1大深度X的尺寸。通过使固定用密封环2的第一宽度W比填料10的第二宽度W1长，可在插入前端部10B与支撑面60A侧的相对面(与支撑面60A为同一个面且位于背面2B的外侧)之间容易地形成深度X尺寸的空间部C。图4中的其它结构如与图1的结构相同的符号表示的那样构成。通过这样构成机械密封装置1，可容易地形成空间部C。此外，在将固定用密封环2的嵌合面2D与填料10的粘结面10C1嵌合时，可使得将加强环11的端部折弯形成的内周端面与嵌合面2D嵌合而牢固地固接。再者，填料10的成形变得容易，可降低成形加工的成本。

实施例4

图5是本发明实施例4的机械密封装置1的单侧剖视图。图5与图4的机械密封装置1的不同点在于，在密封壳体60的嵌合周面60C上设置有卡合台阶部60E。另外，在填料10轴向上的较长的突起部10D3的端部形成有与卡合台阶部60E卡合的止动部10D4。图5中的其它结构如与图4的结构相同的符号表示的那样构成。对于这样构成的机械密封装置1，例如，即使在被密封流体的压力脉动的装置内长时间使用机械密封装置1，也能可靠地确保支撑面60A与背面2B之间的紧密接触。另外，实施例1～实施例4的机械密封装置1的各第二密封部1B与图1的第二密封部1B同样地形成。

图6是表示本发明的填料10的一实施例的单侧剖视图。在填料10的径向中央埋设有加强环11。此时，在第一弹性层10C的粘结面10C1上形成有多个凹凸面(密封部分)10C2。将该凹凸面10C2压入到固定用密封环2的嵌合面2D中嵌合。另外，在固定用密封环2的嵌合面2D上形成与凹凸面10C2嵌合的凹凸部2D2，使凹凸部2D2与凹凸面10C2卡合。这样，将固定用密封环2与填料10嵌合。另外，在第一弹性层10C的壁厚比第二弹性层10D的壁厚薄的场合，可在将第一弹性层10C压入固定用密封环2的嵌合面2D中嵌合的状态下进行嵌合。相反地，在第一弹性层10C比第二弹性层10D厚的场合，则最好通过粘结等将固定用密封环2与填料10固接成一体。通过像这样将固定用密封环2与垫片10结合，将填料10的插入前端部10B插入到空间部C为止，可使各弹性层10C、10D产生弹性的剪切应变，从而使背面2B与支撑面60A紧密接触。

采用上述的发明的各实施例，可期望由固定用密封环2在滑动时的发热而引起的加热从背面2B经由支撑面60A向密封壳体60传热，从而进行散热。其结果是，可有效地防止在固定用密封环2的密封面2A上的由滑动热引起的裂纹、裂缝等不良问题。另外，可有效地防止填料10因滑动热而坍倒、弹力下降、或产生化学变化。再者，可有效地防止因密封面2A产生的滑动热而导致各种被密封流体热老化或变成油碳化生成物、从而附着在密封面2A上并导致密封面2A的密封能力下降。

下面对本发明其它实施形态的发明的结构和作用效果进行说明。

在本发明实施形态的第1发明的机械密封装置中，空间部通过使固定用密封环的轴向长度大于筒状填料的轴向长度而在插入前端部与支撑面侧的相对面之间形成。

根据该第1发明的机械密封装置，空间部通过使固定用密封环的轴向长度大于填料的轴向长度而在插入前端部与支撑面之间形成。因此，由于可按设定来装配固定用密封环和填料的尺寸，因此空间部C的尺寸也可按设定形成。同时，可起到使零件管路变得容易的效果。另外，由于空间部的轴向深度X的长度可根据固定用密封环的轴向长度与填料的轴向长度之间的关系任意地设计，因此可以按设定形成第二弹性层的弹性变形状态，使背面与支撑面之间的接合力变得最合适。另外，由于可通过烧结成形来加工固定用密封环的长度，因此无需针对密封壳体空间部的机械加工，可起到降低加工成本的效果。再者，还可起到在上述本发明中记载的那种效果。

在本发明实施形态的第2发明的机械密封装置中，在填料的径向宽度的中间埋设有筒状的加强环。

根据该第2发明的机械密封装置，在填料中埋设有筒状的加强环。因此，可利用加强环将填料可靠地插入到固定用密封环与密封壳体之间，并可利用加强环来支撑第二弹性层被压入时的弹性变形，从而使第二弹性层与密封壳体的嵌合面可靠地嵌合。另外，还可使背面与支撑面长时间接合。再者，通过使插入前端面与支撑面侧的相对面抵接，可使第二弹性层因弹性变形而与嵌合面之间的嵌合按尺寸结合。

在本发明实施形态的第3发明的机械密封装置中，埋设在填料中的加强环的插入前端面与插入前端部的端面大致形成为同一个面。

根据该第3发明的机械密封装置，埋设在填料中的加强环的插入前端面与插入前端部的端面大致形成为同一个面。因此，通过使加强环的插入前端面与空间部的相对的壁面抵接，能起到使考虑了第一弹性层和第二弹性层的回弹的弹性变形如设定那样进行的效果。再者，还能起到可以判别插入在固定用密封环与密封壳体之间的填料插入不足的效果。

在本发明实施形态的第4发明的机械密封装置中，填料的加强环内周侧的第一弹性层的壁厚形成为比加强环外周侧的第二弹性层厚的尺寸。

根据该第4发明的机械密封装置，填料的加强环内周侧的第一弹性层的壁厚形成为比加强环外周侧的第二弹性层厚的尺寸。因此，能起到如下效果：可通过加强环使第一弹性层的厚度作较大的弹性变形(使截面成为平行四边形)，并可使第二弹性层作比第一弹性层小的弹性变形，从而使第二弹性层可靠地与密封壳体的嵌合面之间嵌合(参照图9和图10)。

在本发明实施形态的第5发明的机械密封装置中，固定密封环的嵌合面与填料的粘结面利用凹凸来固定或利用粘结剂来固定。

根据该第5发明的机械密封装置，固定用密封环的嵌合面与填料的粘结面利用凹凸部的卡合或凹凸部的压接来固定。因此，能使固定用密封环与填料可靠地接合，使第二弹性层与密封壳体的嵌合面之间可靠地嵌合，从而能使固定用密封环的背面与密封壳体的支撑面之间可靠地接合。其结果是，可通过防止滑动密封面在轴向上的变位来发挥密封效果。同时，由于滑动附带的固定用密封环的发热也可从支撑面发散，因此还可有效地防止由滑动热引起的固定用密封环的滑动密封面的损伤。

工业上的可利用性

如上所述，本发明作为对密封环的密封面的滑动热进行散热来防止密封面产生的裂纹和损伤的机械密封装置是有用的。另外，本发明作为防止对密封环进行密封的填料发生不良问题来提高填料的耐久能力的机械密封装置是有用的。

Claims (6)

1.一种机械密封装置，该装置安装在带台阶孔内，该带台阶孔形成有在插设轴的密封壳体的孔内设有的嵌合周面和相对于所述嵌合周面朝着内侧构成台阶的支撑面，其特征在于，包括：

橡胶状弹性材料制成的环状的填料，该填料具有与所述嵌合周面嵌合的接合面和在所述接合面内周侧的粘结面，并在向所述嵌合周面插入的插入前端具有插入前端部；以及

固定用密封环，该固定用密封环具有与所述填料的所述粘结面结合的嵌合面、与所述支撑面紧密接触的背面、以及与所述背面相反的一侧的密封面，

在使所述背面与所述支撑面接合的位置，在所述插入前端部与所述支撑面侧的相对面之间具有空间部，在所述空间部内压入所述填料，从而利用所述填料的弹力使所述背面与所述支撑面紧贴。

2.如权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述空间部通过使所述固定用密封环的轴向长度大于所述填料的轴向长度而在所述插入前端部与所述支撑面侧的相对面之间形成。

3.如权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，在所述填料的径向中间埋设有筒状的加强环。

4.如权利要求3所述的机械密封装置，其特征在于，埋设在所述填料中的所述加强环的插入前端面与所述插入前端部的端面大致形成为同一个面。

5.如权利要求3所述的机械密封装置，其特征在于，埋设在所述填料中的所述加强环内周侧的第一弹性层的壁厚形成为比所述加强环外周侧的第二弹性层厚的尺寸。

6.如权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，在与所述固定用密封环的所述嵌合面嵌合的所述填料的所述粘结面上形成有凹凸面，所述凹凸面与所述嵌合面通过压接或凹凸的卡合而结合。

Images