CN102472388A - 挤压密封件 - Google Patents

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Abstract

提供一种挤压密封件，其具有三维曲面形状的切断面，当将所述挤压密封件装入至设备时，所述切断面能够在不使用粘接剂的情况下容易地进行临时固定，并能够高精度地相互贴紧。挤压密封件的特征在于，所述挤压密封件在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个位置具有切断面，所述切断面呈三维曲面形状，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲。

Description

挤压密封件
技术领域
本发明涉及挤压密封件，所述挤压密封件用于泵、搅拌机等产业机械的机械密封、或者其他密封。
背景技术
在一般的泵、搅拌机等产业机械的机械密封中，应用有将滑动密封圈分成两半的对开式的部件，用于所述部件的O形环状的挤压密封件必须具有至少一处切断部。
另外，由于长期使用导致的劣化等，有时需要对O形环状的挤压密封件进行更新，但O形环状的挤压密封件为无端环形状，因此在安装时，必须拆开设备主体。因此，提出有切断了周向的一个位置的O形环状的挤压密封件。但是，在该情况下，存在以下问题：密封性能在切断部下降；以及由于切断面容易产生偏移，因此难以以中心对准的方式进行对接，从而操作性差。
作为解决上述问题的方法，存在在切断面上涂布粘接剂的方法。当使用该方法的情况下，在进行装入时，需要注意使得粘接面不产生偏移，并且需要直到干燥为止的时间，因此操作性变差。假设由于粘接面的偏移而产生了阶梯差，则局部的密封性能变差。另外，根据被密封流体，有时不能够使用粘接剂。
作为解决上述问题的其他方法，存在使用将切断部通过制模等形成为复杂的构造、例如图6所示的球接头52的构造的密封件51(参照专利文献1)。当使用该方法时，由于依存于制作时的模具精度的间隙而容易产生泄露，另外，在安装时，圆周长度会产生不一致，并且在装入槽内时，容易在切断部产生间隙。此外，具有复杂的切断部构造的密封件在可制造材料上存在限制，并且需要花费制造费用。另外，如果不事先准备备用品，则难以进行即时应对。
作为解决上述问题的另一个方法，提出有通过切入来将切断部形成为复杂的形状的方法。
作为所述方法的一个例子，公知有如图7所示的O形环61，在所述O形环61的两个端部分别形成有一对突起62、62和与所述突起62、62对应的一对凹部63、63，所述突起62、62与凹部63、63啮合从而O形环61的两个端部对接，并且在对接部不会产生偏心(例如，参照专利文献2)。
另外，公知有如图8所示的环状密封件71，所述环状密封件71的周向的一个位置被切断成V字形，通过形成V字状凹面形状的第一切断端面72与形成V字状凸面形状的第二切断端面73的对接，所述环状密封件71恢复至切断前的环状形态(例如，参照专利文献3)。
图7以及8所示的密封件不会在切断部产生偏心，但存在以下问题：因为密封件在轴方向上不存在勾挂，所以难以进行临时固定，从而操作性明显下降。此外，还存在不容易加工的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-198044号公报
专利文献2：日本实公平3-7644号公报
专利文献3：日本特开2001-208202号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明正是为了解决上述现有技术的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种在被加工至预定尺寸的无端环的任意至少一个位置具有切断部的挤压密封件，其中，所述挤压密封件具有三维曲面形状的切断面，当将所述挤压密封件装入至设备时，所述切断面能够在不使用粘接剂的情况下容易地进行临时固定，并能够高精度地相互贴紧。
另外，本发明的目的在于提供一种制造方法，所述制造方法能够通过简单的切断作业来制造所述挤压密封件而无需进行复杂的切入作业。
另外，本发明的目的在于提供适用于制造所述挤压密封件的夹具。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的挤压密封件的特征在于，所述挤压密封件在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分具有切断面，所述切断面呈三维曲面形状，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲。
根据本发明的挤压密封件，切断面具有在环的轴向及宽度方向上不产生偏移的、复杂的三维曲面形状，因此能够充分地确保切断面的密封性能，并且在将所述挤压密封件装入到设备时，能够在不使用粘接剂的情况下维持中心对准的状态，并且容易进行临时固定。另外，不是通过制模而是通过切断加工来形成切断面，因此能够防止由于制模而产生接合面的间隙，从而能够使接合面高精度地相互贴紧。此外，因为通过切断在市场上出售的无端环来形成切断面，所以所述挤压密封件相对于设备的安装精度提高，能够提高所述挤压密封件的密封性能。此外，因为能够从标准尺寸中进行选择，所以能够采用合适的环安装槽尺寸，因此在将所述挤压密封件安装于槽时，不会在切断面产生间隙。
本发明的挤压密封件的制造方法的特征在于，在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分，施加以环的圆周方向的轴心为中心的扭转，并弯曲成S字状，并且将该部分倾斜地切断，由此解除了扭转，此时，形成了呈三维曲面形状的切断面，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲。
根据本发明的挤压密封件的制造方法，能够通过简单的切断作业来进行制造而无需进行复杂的切入作业，并且能够抑制制作费用。另外，当产生突发情况时，还能够利用在市场上出售的无端环来在现场等进行制作。
本发明的挤压密封件的制造用夹具的特征在于，在底座上具有固定侧夹持构件和扭转侧夹持构件，所述固定侧夹持构件能够固定被加工至预定尺寸的无端环的任意一点，所述扭转侧夹持构件能够固定以圆周方向的轴心为中心进行了扭转的环，在两个夹持构件之间的底座表面具有切断线槽，该切断线槽相对于连接两个夹持构件的线倾斜地交叉。
根据本发明的挤压密封件的制造用夹具，能够在不采用大规模的制造装置的情况下利用简单的装置来制作预定的挤压密封件。
发明的效果
本发明具有如下所述的优异效果。
(1)本发明的挤压密封件在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分具有切断面，所述切断面呈三维曲面形状，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲，由此，切断面具有在环的轴向及宽度方向上不产生偏移的、复杂的三维曲面形状，因此能够充分地确保切断面的密封性能，并且在将所述挤压密封件装入到设备时，能够在不使用粘接剂的情况下维持中心对准的状态，并且容易进行临时固定。另外，不是通过制模而是通过切断加工来形成切断部，因此能够防止由于制模而产生接合面的间隙，从而能够使接合面高精度地相互贴紧。此外，因为通过切断在市场上出售的无端环来形成切断面，所以所述挤压密封件相对于设备的安装精度提高，能够提高所述挤压密封件的密封性能。此外，因为能够从标准尺寸中进行选择，所以能够采用合适的环安装槽尺寸，因此在将所述挤压密封件安装于槽时，不会在切断面产生间隙。
(2)本发明的挤压密封件的制造方法中，在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分，施加以环的圆周方向的轴心为中心的扭转，并弯曲成S字状，并且将该部分倾斜地切断，由此解除了扭转，此时，形成了呈三维曲面形状的切断面，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲，因此，能够通过简单的切断作业来制造复杂的切断面而无需进行复杂的切入作业，并且能够抑制制作费用。另外，当产生突发情况时，还能够利用在市场上出售的无端环来在现场等进行制作。
(3)本发明的挤压密封件的制造用夹具在底座上具有固定侧夹持构件和扭转侧夹持构件，所述固定侧夹持构件能够固定被加工至预定尺寸的无端环的任意一点，所述扭转侧夹持构件能够固定以圆周方向的轴心为中心进行了扭转的环，并且在两个夹持构件之间的底座表面具有切断线槽，该切断线槽相对于连接两个夹持构件的线倾斜地交叉，由此，能够在不采用大规模的制造装置的情况下利用简单的装置来制作预定的挤压密封件。
附图说明
图1是对将本发明的实施方式涉及的O形环应用于机械密封装置的情况进行说明的主剖视图。
图2是从表侧观察本发明的实施方式涉及的O形环时的侧视图，图2的(a)示出了切断部接合后的状态，此外，图2的(b)示出了切断部分离后的状态。
图3是示出将图2的(a)和(b)分别以x-x轴为中心翻转180°，并从背面对O形环进行观察的状态的侧视图。
图4是图2的a、b以及c的剖视图。
图5是用于说明本发明的实施方式涉及的O形环的制造方法的立体图。
图6是示出以往的通过制模等而形成的切断部的图。
图7是示出以往的通过切入而形成的切断部的一个例子的图。
图8是示出以往的通过切入而形成的切断部的其他例子的图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明涉及的挤压密封件的方式进行详细的说明，但是本发明并不仅限于此，只要不脱离本发明的范围，就能够基于本领域技术人员的知识加以各种变更、修正以及改良。
图1示出将本发明应用于在挤压密封件中具有代表性的O形环的例子，并对所述O形环应用于机械密封装置的情况进行说明。图1的(a)是主剖视图，图1的(b)是O形环的立体图。
图1所示的机械密封装置具有接触式机械密封构造，该接触式机械密封构造中，静止侧密封单元12和旋转侧密封单元13相互以密接的方式在密封盖10与贯穿插入于所述密封盖10的内周的旋转轴11之间滑动，所述机械密封装置对流体进行密封，所述流体是将要从密封面14的内周向外周方向(大气侧)泄漏的机内侧的液体。
静止侧密封单元12通过传动销15以只能够在轴向移动的方式被支承于密封盖10，并且所述静止侧密封单元12被弹簧16向旋转侧密封单元13侧按压。
旋转侧密封单元13经由锁定销18被保持于套环17，套环17被固定螺钉19固定于旋转轴11。
O形环1以在图1的(a)的上下方向被压缩了其压缩余量(つぶし代)的状态分别安装于密封盖10与静止侧密封单元12之间、以及旋转轴11与旋转侧密封单元13之间。当机内侧为高压时，O形环1从图1的(a)的左侧受到流体压力P，从而被推向图1的(a)的右侧，但在本例中，在安装于静止侧密封单元12的O形环1上设置有第一支承环(back-up ring)2和第二支承环3，另外，在安装于旋转侧密封单元13的O形环1上设置有第二支承环3，以保持O形环1。O形环1、第一支承环2以及第二支承环3的至少一个位置被切断。
通常，O形环作为标准件被加工至预定尺寸并以无端环的状态在市场上出售，O形环的截面形状为圆形。O形环的材料可以根据用途来进行选择，例如为丁腈橡胶、氟橡胶、硅胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶、以及丙烯酸橡胶等。
为了提高安装操作性，如图1的(b)所示，本发明的O形环在作为标准件被加工至预定尺寸的无端环的至少一个位置形成有切断部，当安装O形环时，通过接合切断部的接合面，所述O形环被组装为一体。
作为典型的情况，存在O形环的外周侧a1和内周侧a2受到流体压力而成为挤压面(密封面)的情况、以及O形环的表侧b1和背侧b2受到流体压力而成为挤压面(密封面)的情况，但O形环的密封情况并不仅限于此，根据被安装O形环的设备以及流体压力的作用方向的不同，所有的方向都可能成为密封面。在图1的情况下，表侧b1和背侧b2受到流体压力而成为挤压面(密封面)。
图2是从一侧(为了便于说明，称作“表侧”。)观察本发明的实施方式涉及的O形环时的侧视图，其中，图2的(a)示出了切断部的接合状态，此外，图2的(b)示出了切断部的分离(離接)状态。在图2中，为了说明各种切断部，示出了在无端环的两个位置设置切断面的宽度方向的朝向不同的切断部A及切断部B的情况，当如图所示那样设定了坐标轴xyz轴时，切断部A的切断面5被沿着x-z面(与纸面垂直)形成，切断部B的切断面6被沿着x-y面(与纸面平行)形成。在实际的O形环中，切断面的宽度方向的朝向并不仅限于这些面，也可以形成于360°的范围的任一个面。另外，切断部的数目为一个或者两个以上。
当流体压力如图1所示的那样作用于表侧和背侧时，将切断面的宽度方向的朝向设为如切断部B那样与纸面平行的话，在密封性能这一点上更优异。
图3的(a)和(b)是示出了将图2的(a)和(b)分别以x-x轴为中心翻转180°、并从背面对O形环1进行观察的状态的侧视图。因此，在图3中，切断部A在图的下方示出，切断部B在图的上方示出。
在图2的(a)和(b)及图3的(a)和(b)中，当着眼于切断部A时，所述切断部A的切断面5的长度方向(m-m方向)向相对于环的半径方向具有预定角度θ的倾斜方向延伸，并从侧面观察大致呈S字状。另外，当从图2的(a)和(b)所示的表侧观察时，切断面5的侧面呈弯曲程度大的S字状，而当从图3的(a)和(b)所示的背侧观察时，切断面5的侧面呈弯曲程度比表侧小的S字状。
图4的(a)、(b)、(c)分别是对图2的切断部A在a、b、c这三点处进行了切断的剖视图。
在图4的(a)中，切断面5从表侧朝向背侧呈向右下降的圆弧状，此外，在图4的(b)中，切断面5呈表侧和背侧大致水平的近似于直线的形状，另外，在图4的(c)中，切断面5从表侧朝向背侧呈向右上升的圆弧状。根据图4能够了解：切断面5在宽度方向(n-n方向)上并不一致，而是形成为根据位置的不同而不同的弯曲形状。
这样，切断部的切断面具有从侧面观察呈大致S字状、且弯曲成回旋(slalom)状的三维曲面形状。
此外，切断部B的切断面6只是在所形成的面的朝向上与切断部A的切断面5不同，而其形状与切断面5相同，因此省略其说明。
在图4中，从切断部的上侧部分和下侧部分在宽度方向(n-n方向)上的相对移动关系来看，在图4的(a)的位置，上侧部分不能够向表侧进行相对移动，在图4的(c)的位置，上侧部分不能够向背侧进行相对移动。即，在切断部，环的上侧部分和下侧部分不能够向表侧方向及背侧方向(也称作宽度方向。)进行相对移动。
当具有这样的切断面的O形环1如例如图1所示的那样以在外周侧和内周侧的方向上压缩了压缩余量的方式被保持时，虽然所述O形环1以图2以及图3的切断部B的切断面6的朝向具有切断面，但切断面被弯曲成从侧面观察大致呈S字状，因此所述O形环1不能够在切断部沿圆周方向(也称作轴向。)进行相对移动，另外，如图4所示，在宽度方向上，所述切断面具有根据圆周方向的位置的不同而不同的回旋状的弯曲形状，因此在宽度方向上也不能够进行相对移动。
这样，切断面是在环的轴向和宽度方向上不会产生偏移的、复杂的三维曲面形状，因此能够充分地确保切断面的密封性能，并且在将所述O形环1装入到设备时，无需使用粘接剂就能够维持中心对准的状态，容易进行临时固定。
图5是用于说明本发明的实施方式涉及的O形环的制造方法的立体图。
作为标准件被加工至预定尺寸的无端环形状的O形环20(以下简称作“O形环20”。)为了在圆周方向的一个位置形成切断部而被安装于夹具30。
夹具30包括底座31，用于使O形环20在前后方向上通过的导孔36沿着中心线L设置于底座31。导孔36由在底座31的底部呈隧道状沿前后方向延伸的部分、和在底座31的前部和后部沿垂直方向延伸的部分构成。
在底座31上，以中心线L为基准左右对称地具有固定件32和拐角部件35，所述固定件32用于固定O形环20，所述拐角部件35将要被设置于O形环20的弯曲位置。
固定件32由固定环33和螺栓34等构成，所述固定环33用于将O形环20压向底座表面，所述螺栓34以能够通过螺合等在上下方向相对于底座31进行自由调节的方式设置，并对固定环33进行支承。
拐角部件35通过螺合等安装于底座31，并且被配置于比固定件32更靠近中心侧的位置，在固定件32与拐角部件35之间形成有供O形环20贯穿插入的空间。
另外，在底座31的表面上沿着切断面形成有切断线槽37，所述切断线槽37相对于中心线L成预定角度α。
O形环20的下方部分贯穿插入于底座31的导孔36，并相对于底座31沿前后方向配设。并且，用于形成切断部的部分的一方被左侧的固定件32固定，O形环20被以轴心为中心进行扭转，扭转部分38的另一方被右侧的固定件32固定，此时，通过固定件32及拐角部件35，O形环20如图所示地形成为弯曲成S字状的状态并被固定。
在该状态下，配设在上方的切断刃(未图示)下降，将O形环20的扭转部分38沿着切断线槽37呈直线状地切断。
切断后的O形环20的扭转被解除，从而形成为具有如图2和图3的切断部A或切断部B所示的切断面的O形环1。
切断面的宽度方向的朝向由将O形环20安装至夹具30的安装方法决定。
此外，使用了所述夹具30的制造方法只是一个例子，重要的是，使O形环20以轴心为中心扭转并弯曲成S字状，并且将该部分倾斜地切断即可。
O形环20的相对于圆周方向的预定长度的扭转角度是通过设计来设定的，但如果扭转角度不足180°，则O形环20的扭转较小，因此O形环20在宽度方向及轴向上的勾挂力较小，另外，如果扭转角度大于540°，则切断部的长度变长，O形环20的切断变得困难。因此，优选O形环20的扭转角度在180°～540°的范围。
另外，切断角度、即，切断线槽37相对于中心线L的角度α也被适当地进行了设定，如果切断角度小于45°或大于60°，则在O形环20的切断部会根据位置的不同而形成薄壁部，因此，优选切断角度在45°～60°的范围。
此外，本发明并不仅限于上述实施方式，例如，本发明不只适用于截面为圆形的O形环，而且能够适用于具有任何截面形状的环状的挤压密封件。另外，本发明的切断面也可以不是从侧面观察呈完整的S字状的切断面，相对于标准的“S”字，例如，也可以是其轨迹的弯曲程度较小的S字状的切断面、或者其轨迹的弯曲程度较大的S字状的切断面、或者纵向较长的S字状或横向宽度较大的S字状那样的大致S字状的切断面。
标号说明
1：O形环；
2：第一支承环；
3：第二支承环；
5：切断部A的切断面；
6：切断部B的切断面；
10：密封盖；
11：旋转轴；
12：静止侧密封单元；
13：旋转侧密封单元；
14：密封面；
15：传动销；
16：弹簧；
17：套环；
18：锁定销；
19：固定螺钉；
20：无端环形状的O形环；
30：夹具；
31：底座；
32：固定件；
33：固定环；
34：螺栓；
35：拐角部件；
36：导孔；
37：切断线槽；
38：扭转部分。

Claims (3)

1.一种挤压密封件，其特征在于，
所述挤压密封件在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分具有切断面，所述切断面呈三维曲面形状，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲。
2.一种挤压密封件的制造方法，其特征在于，
在被加工至预定尺寸的无端环的至少任意一个部分，施加以环的圆周方向的轴心为中心的扭转，并弯曲成S字状，并且将该部分倾斜地切断，由此解除了扭转，此时，形成了呈三维曲面形状的切断面，所述三维曲面形状相对于环的半径方向以预定的角度θ倾斜地延伸，所述三维曲面形状从侧面观察大致呈S字状，并且在宽度方向弯曲。
3.一种挤压密封件的制造用夹具，其特征在于，
所述挤压密封件的制造用夹具在底座上具有固定侧夹持构件和扭转侧夹持构件，所述固定侧夹持构件能够固定被加工至预定尺寸的无端环的任意一点，所述扭转侧夹持构件能够固定以圆周方向的轴心为中心进行了扭转的环，在两个夹持构件之间的底座表面具有切断线槽，该切断线槽相对于连接两个夹持构件的线倾斜地交叉。
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