CN104948740A - 旋转轴密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转轴密封装置，具有由树脂制成的密封元件(10)和由金属制成的外壳(4)，其中，所述外壳(4)的内缘部(4B)沿径向内方向(R1)延伸，以使所述内缘部(4B)的内周端面(20)邻近旋转轴(3)，以在纵截面为L形或J形的密封元件(10)的背面(10A)与所述内缘部(4B)之间形成油脂井(25)。

Description

旋转轴密封装置
技术领域
本发明涉及旋转轴密封装置。
背景技术
常规上，具有由树脂制成的密封元件的旋转轴密封装置被广泛使用。也就是说，旋转轴密封装置组装有由金属制成的外壳和由金属制成的内壳，它们按压由树脂制成的密封元件以进行保持(例如，参考日本临时公开No.2010-065729)。
作为用于空气(气体)的机器比如真空泵、压缩机等，需要具有高排气(释放)能力的机器来用于高效率和大规模。响应于高速旋转，低泄漏、耐用性等在供以上描述的用于空气(气体)的机器使用的旋转轴密封装置中被严格需要。
作为用于以上目的的旋转轴密封装置，在许多情况下使用了具有由树脂制成的密封元件的旋转轴密封装置(参考日本临时公开No. 2010-065729和No. 2009-103264)。然而，该密封装置在稳定且长期的密封能力和耐用性上还不足。此外，极难以简单的构造和低成本实现稳定且长期的密封能力和耐用性。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种旋转轴密封装置，通过它能延长用于在没有润滑情况下密封气体的密封元件的工作寿命，并且呈现出稳定且长期的密封能力。
根据本发明的一个方面，提供了一种旋转轴密封装置，其具有由树脂制成的密封元件和由金属制成的外壳，其中，所述外壳的内缘部沿径向内方向延伸，以使所述内缘部的内周端面邻近旋转轴，以在纵截面为L形或J形的密封元件的背面与所述内缘部之间形成油脂井。
附图说明
将参考附图描述本发明，附图中：
图1是示出了本发明第一实施例的主要部分的纵截面图；
图2是示出了本发明第二实施例的主要部分的纵截面图；并且
图3是示出了本发明第三实施例的主要部分的纵截面图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1、图2和图3分别示出了本发明的不同实施例。首先，为了描述共同的构造，与本发明有关的旋转轴密封装置S被装配至孔部2，用以密封壳体(本体)1的孔部2与旋转轴3之间的圆筒形空间Z。附图标记4在图中表示由金属制成的外壳，用以接触孔部2的用于定位的台阶部2A，并被C形止动环5止动(固定)。此外，外壳4具有与孔部2配合的圆筒形壁部4A和沿径向内方向延伸的内缘部4B。
附图标记10表示由比如氟树脂等抗磨蚀树脂构成的密封元件，其纵截面在图1～3的安装状态中为L形(或图中未示出的J形)，并由与轴线L3成直角的直角平坦壁部11、与旋转轴3的周面接触以自由地滑动的圆筒形壁部12和连续地连接壁部11和12的弯曲壁部13构成。在未安装状态中，即在单个部件的状态中，密封元件10可以是平坦的环或在纵截面中呈略微弯曲的J形，如图1中的双点划线所示。
此外，附图标记6表示由金属制成内壳，其在纵截面中重新成形为具有插入外壳4的圆筒形壁部4A的圆筒形壁部6A和内缘部6B。内壳4可以为I形或方块。
如图1～3中的每幅图所示，外壳4的内缘部4B沿径向内方向R1延伸，并且内缘部4B的内周缘上的内周端面20做成邻近旋转轴3。在本发明中，“内周缘面20‘做成邻近’旋转轴3”意味着侧向间隙尺寸ε是等于或小于0.2mm的小尺寸，通过它总是能维持与旋转轴3的非接触状态。
此外，在纵截面呈L形(或J形)的密封元件10的背面10A与(沿径向内方向R1延伸以邻近旋转轴3的)内缘部4B之间形成有油脂井(空间)25。
背面10A意指指向空间X的面。具体说，就是位于密封元件10的直角平坦壁部11和弯曲壁部13上的指向空间X的面。
对图1需要进一步说明的是，外壳4的内缘部4B由与轴线成直角并且沿径向内方向R1在纵截面中直线延伸的平坦壁构成，并且内周端面20被保持邻近旋转轴3(的周面)。附图标记15表示垫圈，其设置在密封元件10的背面10A与内缘部4B之间，以增加油脂井25的体积。也就是说，如果不存在垫圈15，则油脂井25将变小，并且呈由内缘部4B和仅与密封元件10的弯曲壁部13相对应的背面10A形成的大致三角形。通过垫圈15兼作间隔物，确保了在图1中由虚线画出的大油脂井25。
接下来，再对图2进行说明。不同于图1的主要之处是，外壳4的内缘部4B的构造，以及由虚线示出的大体积的油脂井25。也就是说，在外壳4的内缘部4B的纵向截面构造中，沿径向方向从周缘端部到中间位置与轴线成直角，在中间位置沿背离密封元件10的(径向)方向形成弯曲部分4C，并且还形成有用于扩大油脂井25的体积的弯曲壁部4E(参考图2中的实线)或倾斜壁部4F(参考图2中的双点划线)。
具体地，用于扩大体积的弯曲壁部4E由与弯曲壁部4C连续的倾斜壁部和与轴线成直角的在倾斜壁部的下端弯曲的直角壁部构成。在图2中也使用了用作间隔物的垫圈15。在图2中可以省略垫圈15，或者垫圈15可以设置在内壳6和密封元件10的配合面之间(图中未示出)。
接下来，再对图3所示的第三实施例进行说明。基本构造与图2的相同，并且相同附图标记显示相同的构造。如图3中所示，使与轴线成直角的由金属的平坦环制成的接触板17与密封元件10的(直角平坦壁部11的)背面10A接触，并且密封元件10通过压靠油脂井25侧来限制如图3中的双点划线所示的变形(由接收压力导致的变形)。
如果通过密封空间Y侧的压力导致密封元件10如双点划线所示的变形，则作为润滑剂预先填充到油脂井25中的油脂通过内周端面20与旋转轴3之间的小间隙泄漏至空间X。接触板17防止该泄漏。此外，接触板17还显示出防止由于密封元件10的由双点划线示出的变形造成的密封能力的降低的功能。
通过本发明的旋转轴密封装置，对应于高速旋转，在比如真空泵、压缩机等用于空气(气体)的机器的长期使用中稳定地显示出优异的密封性能(密封能力)，因为外壳4的内缘部4B沿径向内方向R1延伸，以使内缘部4B的内周端面20邻近旋转轴3，以在纵截面为L形或J形的密封元件10的背面10A与具有由树脂制成的密封元件10的旋转轴密封装置中的内缘部4B和由金属制成的外壳4之间形成油脂井25。特别地，即使在缺乏气体(空气)的润滑情况下，也从密封元件10的后侧向滑动部引入油脂，以维持润滑，从而显著地延长了密封元件10的工作寿命。此外，还有一个优点是，旋转轴密封装置的构造简单并且成本增加很少。
此外，穿过外壳4的内周侧和密封元件10的压配合部分的流体泄漏能被防止，油脂的填充量变大，并且使用周期能被进一步延长，因为在密封元件10的背面10A与内缘部4B之间设置有兼做间隔物的垫圈15，以扩大油脂井25的体积。
此外，弯曲壁部4E或倾斜壁部4F能通过由金属制成的外壳4的按压作用而轻松地塑性做功，油脂井25的体积能被轻松地扩大以储备更多的油脂，密封元件10的滑动部上的润滑得到保持，并且耐用性能得到进一步改善，因为外壳4的内缘部4B的纵截面构造沿径向方向从周缘端部到中间位置与轴线成直角，并且在中间位置沿背离密封元件10的方向形成有弯曲部分4C，以形成弯曲壁部4E或倾斜壁部4F，来从弯曲部分4C到内周端面20侧扩大油脂井25的体积。
此外，能阻止密封元件10在接收压力时的变形(参考图3中的双点划线)，并且能防止油脂井25中的油脂被推压到外部(空间X)，因为由与轴线成直角的平坦环形成的接触板17与密封元件10的背面10A接触，以限制由接收压力引起的密封元件10向油脂井25侧的变形。由此能实现进一步的长期使用。

Claims (4)

1. 一种旋转轴密封装置，具有由树脂制成的密封元件(10)和由金属制成的外壳(4)，其特征在于：
所述外壳(4)的内缘部(4B)沿径向内方向(R1)延伸，以使所述内缘部(4B)的内周端面(20)邻近旋转轴(3)，以在纵截面为L形或J形的密封元件(10)的背面(10A)与所述内缘部(4B)之间形成油脂井(25)。
2. 如权利要求1所述的旋转轴密封装置，其中，在所述密封元件(10)的背面(10A)与所述内缘部(4B)之间设置有兼做间隔物的垫圈(15)，以扩大油脂井(25)的体积。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的旋转轴密封装置，其中，所述外壳(4)的内缘部(4B)的纵截面构造沿径向方向从周缘端部到中间位置与轴线成直角，并且在所述中间位置沿背离所述密封元件(10)的方向形成弯曲部分(4C)，以形成弯曲壁部(4E)或倾斜壁部(4F)，来扩大从所述弯曲部分(4C)到内周端面(20)侧的油脂井(25)的体积。
4. 如权利要求1或权利要求2所述的旋转轴密封装置，其中，使由与所述轴线成直角的平坦环制成的接触板(17)与所述密封元件(10)的背面(10A)接触，来限制由接收压力引起的所述密封元件(10)向油脂井(25)侧的变形。
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