CN107208803B - 机械密封 - Google Patents

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Abstract

提供一种不必另设轴承而能够实现小型化及低成本化且能够作为轴承发挥稳定的性能的机械密封。固定侧密封环(20)比旋转侧密封环(21)靠近高压流体侧配设并在壳(1)上固定且具备在径向及推力方向这两个方向上对旋转轴(2)进行支承的滑动面(20a、20c、20d)，旋转侧密封环(21)利用装设于旋转轴(2)的施力单元(25)在轴向上移动自如地装设，旋转轴(2)具备与固定侧密封环(20)的径向的滑动面(20a)进行接触滑动而在径向上被支承的外周面(2a)，在固定侧密封环(20)与旋转轴(2)之间设置在推力方向上对旋转轴(2)进行支承的推力环(10a、10b)。

Description

机械密封
技术领域
本发明涉及机械密封，尤其涉及零件个数少且小型廉价的适于电动水泵等的机械密封。
背景技术
以往，机械驱动式水泵通常构成为具备机械密封、唇式密封并以球轴承支承旋转轴(例如参照专利文献1及2)。
近年来，在混合动力车、电动车中为了节省燃料消耗而采用与机械带驱动式相比能够更加精密地进行热管理的电动泵，可以预料今后普通汽车用的水泵也会逐渐采用电动泵。
电动泵有两种类型：被称为封闭型(canned type)的无密封构造(例如参照专利文献3)；以及与机械带驱动式水泵同样地具备密封机构的类型(例如参照专利文献4及5)。
封闭型因无密封而不必担心漏水，但是会由于采用将定子和转子以隔板(专利文献3的罐26)分隔的构造而导致电力损失增大，在使用永久磁铁的情况下会导致成本高昂。
与此对照，具备密封机构的类型，如图3所示，由于使用密封机构而存在漏水的风险，但是感应线圈(定子侧)与磁体(转子侧)之间的电力损失小，能够使用小型的磁铁，与封闭型相比成本低，今后具有逐渐普及的可能性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013－53693号公报
专利文献1:日本特开2005－188651号公报
专利文献1:日本特开2006－207513号公报
专利文献1:日本特开2005－188393号公报
专利文献1:日本特开2005－207310号公报
发明内容
发明所要解决的课题
图3所示的现有技术，在配设于壳50内的主轴51的一端侧形成泵部52并在另一端侧形成马达部53且具备壳基体56，该壳基体56划分出收纳马达部53的马达壳54和收纳泵部52的泵壳55壳，在该壳基体56上形成使主轴51插入贯通的贯通孔56a，在主轴51的马达部53侧形成有支承磁体58的大径部51a，并且由该大径部51a和磁体58形成马达的转子部57，主轴51通过在马达壳54的底部59配设的球轴承60和轴承套筒61而被旋转自如地支承，套筒61构成支承主轴51的旋转的滑动轴承，同时构成为对壳基体56的贯通孔56a进行轴封的机械密封的固定侧密封环，其经由O型圈62嵌入壳基体56的贯通孔56a的内周，并利用垫圈63将在其端部设置的凸部61a按压于构成转子部57的大径部51a，而主轴51的大径部51a则兼用作旋转侧密封环，因此在大径部51a因滑动而磨损的情况下，就必须对主轴51进行更换而更换并不容易，另外，大径部51a要求具备作为滑动件的特性，但是当主轴51整体由适于滑动件的材料形成的情况下，则会导致成本升高。
此外，该现有技术由于兼用作滑动轴承和固定侧密封环的套筒61是构成为在轴向上移动自如的类型(反弹按压密封环的推压部件被设置在静止侧的构造即所谓“静止型”)，因此还有需要将套筒61的轴承面的径向间隙设定为较大的程度，主轴51会在轴承面上晃动而导致轴承面破损的问题。此外还需要另设球轴承60，会导致成本增加等而存在较多需要改进的方面。
本发明是为了解决现有技术的问题而完成的，其目的是提供一种机械密封，能够仅利用固定侧密封环进行旋转轴的支承，由此不必另设轴承而能够实现小型化及低成本化，并且不需要固定侧密封环在轴向上移动，从而能够作为轴承发挥稳定的性能。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的机械密封的第一方案为，
其装设于形成在壳与旋转轴之间的轴封部而对壳与旋转轴之间进行密封，上述机械密封的特征在于，
具备：固定侧密封环；以及旋转侧密封环，其与该固定侧密封环相对滑动接触，
上述固定侧密封环配设为比上述旋转侧密封环靠高压流体侧，并固定于上述壳且具备在径向上对上述旋转轴进行支承的滑动面，
上述旋转侧密封环利用装设于上述旋转轴的施力单元而移动自如地装设在轴向上，
上述旋转轴具备与上述固定侧密封环的径向的滑动面进行接触滑动而在径向上被支承的外周面，
在上述固定侧密封环与上述旋转轴之间设置有在推力方向上对上述旋转轴进行支承的推力环。
根据该特征，能够仅利用固定侧密封环进行旋转轴的支承而不必另设轴承，因此能够促进装置的小型化及低成本化。另外，由于将固定侧密封环固定于壳而不必在轴向上移动，因此能够作为轴承发挥稳定的性能。
另外，本发明的机械密封的第二方案为，在第一方案中，其特征在于，上述推力环设置于上述旋转轴，在上述固定侧密封环的侧面设置与上述推力环进行滑动的推力方向的滑动面。
根据该特征，能够确保推力环的滑动面的面积，并且能够简化其安装构造。
另外，本发明的机械密封的第三方案为，在第一或第二方案中，其特征在于，上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧。
根据该特征，至少能够阻止旋转轴向固定侧密封环和旋转侧密封环分离的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环及旋转侧密封环的密封面的密封功能受损。另外，在推力环设置在固定侧密封环的两侧的情况下，还能够阻止旋转轴向固定侧密封环和旋转侧密封环接近的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环及旋转侧密封环的密封面的过度的紧贴而防止密封面的破损。
另外，本发明的机械密封的第四方案为，在第一至第三的任一方案中，其特征在于，在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面。
根据该特征，能够使固定侧密封环和在固定侧密封环的高压流体侧设置的推力环的滑动面、及固定侧密封环和旋转轴的径向的滑动面上的摩擦减小，并促进装置的省电化、稳定性及高寿命化。
另外，本发明的机械密封的第五方案为，在第四方案中，其特征在于，上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个。
根据该特征，能够使流体向滑动面的导入切实可靠，从而使滑动面的摩擦进一步减小。
另外，本发明的机械密封的第六方案为，第一至第五的任一方案中，其特征在于，上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
根据该特征，在具备密封机构的电动水泵中，能够减小感应线圈(定子侧)与磁体(转子侧)之间的电力损失，并且能够使用小型的磁体。另外，能够仅利用固定侧密封环进行旋转轴的支承而不必另设轴承，因此能够实现电动水泵的小型化及低成本化。
发明效果
本发明具有以下这样的优异效果。
(1)由于能够仅利用固定侧密封环进行旋转轴的支承而不必另设轴承，因此能够促进装置的小型化及低成本化。另外，由于将固定侧密封环固定于壳而不必在轴向上移动，因此能够作为轴承发挥稳定的性能。
(2)由于推力环在旋转轴上设置并在固定侧密封环的侧面上设置与推力环进行滑动的推力方向的滑动面，从而能够确保推力环的滑动面的面积，并且能够简化其安装构造。
(3)由于推力环在固定侧密封环的两侧中至少在固定侧密封环的高压流体侧设置，从而能够阻止旋转轴向固定侧密封环和旋转侧密封环分离的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环及旋转侧密封环的密封面的密封功能受损。另外，在推力环设置在固定侧密封环的两侧的情况下，还能够阻止旋转轴向固定侧密封环和旋转侧密封环接近的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环及旋转侧密封环的密封面的过度的紧贴而防止密封面的破损。
(4)由于在固定侧密封环的高压流体侧设置的推力环的滑动面及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中，至少在任一个滑动面上设置用于使滑动面的摩擦减小并且将流体向固定侧密封环和旋转轴的径向的滑动面导入的流体导入单元，从而能够使固定侧密封环和在固定侧密封环的高压流体侧设置的推力环的滑动面、及固定侧密封环和旋转轴的径向的滑动面上的摩擦减小，并促进装置的省电化、稳定性及高寿命化。
(5)由于流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个，从而能够使流体向滑动面的导入切实可靠，使滑动面的摩擦进一步减小。
(6)由于壳是电动水泵的壳，构成为：在该壳内的一端配设马达装置并在另一端配设通过马达装置并经由旋转轴进行驱动的泵装置，在马达装置与泵装置之间配设机械密封，固定侧密封环被壳固定地支承，旋转轴被固定侧密封环支承，马达装置的转子部、泵装置的旋转叶片及旋转侧密封环被旋转轴支承，从而在具备密封机构的电动水泵中，能够减小感应线圈(定子侧)与磁体(转子侧)之间的电力损失，并且能够使用小型的磁体。另外，由于能够仅利用固定侧密封环进行旋转轴的支承而不必另设轴承，因此能够实现电动水泵的小型化及低成本化。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的机械密封的纵剖视图。
图2是表示设置在推力环的滑动面上的液体导入单元的图。
图3是表示现有技术的图。
具体实施方式
以下参照附图对用于实施本发明的方式基于实施例进行例示性的说明。但是，该实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等，只要没有特别明示的记载，则本发明的范围就并不仅限于这些例示。
实施例1
参照图1及2对本发明的实施例1的机械密封进行说明。
图1所示的实施例1示出了本发明的机械密封适用于压送液体的泵室与空气环境下的电动马达室邻接配置的小型的电动水泵的情况，作为机械密封是对具有从密封面的内周朝向外周方向泄漏的趋势的高压流体侧的被密封流体进行密封的形式的外侧型的密封。
在图1中，在配设于壳1内的旋转轴2的一端侧(在图1中为左侧)配设有泵装置3并在另一端侧(在图1中为右侧)配设有马达装置4。
另外，壳1具备：主要收纳泵装置3的泵壳5、主要收纳马达装置4的马达壳6、对它们进行区划的分隔构件7。
在泵装置3中，泵壳5由圆筒部5a和底部5b构成而剖面呈有底杯状，开口侧与分隔构件7的一个侧面抵接，在内部的收容空间中收容旋转叶片8，并形成了泵室9。另外，旋转叶片8经由旋转轴2而利用马达装置4的驱动力进行旋转驱动，从而能够将液体向预定的部位压送。此外，在泵壳5与分隔构件7之间装设O型圈11进行密封以防止液体从泵室9向外部泄漏。
在马达装置4中，马达壳6由圆筒部6a和底部6b构成并形成为一侧开口的有底杯状，开口侧抵接于分隔构件7的与泵装置3相反的侧面，在内部的收容空间中收容有构成马达的定子部12及转子部13。
旋转轴2通过以还具有作为轴承的功能的方式配设的固定侧密封环20而被旋转自如地支承。对于这一点将在后面进行详细说明。
在旋转轴2的马达装置4侧(图1中的右侧)形成有支承磁铁15的大径部2a，由大径部2a和磁铁15构成了马达的转子部13。磁铁15具有与定子部12大致相同的轴向宽度，装设磁铁15的大径部2a的外径侧也具有与定子部12大致相同的轴向宽度，并在内径侧的泵装置3侧形成有收容空间2b，该收容空间2b用于配设后述的旋转侧密封环21。
此外，大径部2a不限于图1所示那样的与旋转轴2一体的方式，只要是在外径侧支承磁铁15并将驱动力向旋转轴2传递且能够在内径侧收容密封环等的方式即可，例如也可以由与旋转轴2分体独立的部件构成。
分隔构件7对泵壳5和马达壳6进行区划，并在对它们进行保持的同时经由固定侧密封环20支承旋转轴2，由于需要具备一定的强度而具有预定的厚度。因此，在分隔构件7的径向中心形成用于对固定侧密封环20进行固定的贯通孔7a。贯通孔7a构成为具有小径部和大径部，在固定侧密封环20的外周面和径向及轴向这两个方向上切实地卡合，能够牢固地保持固定侧密封环20。此外，在分隔构件7与固定侧密封环20之间还形成有未图示的止转机构，从而使分隔构件与固定侧密封环20不会相对地转动。另外，在分隔构件7设有对贯通孔7a和固定侧密封环20的外周面进行密封的O型圈22。
此外，关于固定侧密封环20的保持，也可以相对于分隔构件7经由将其与分隔构件7的整个间隙面埋没的弹性体或易于在分隔构件7上设置的部件来进行设置。
在分隔构件7与旋转轴2之间配设以还发挥滑动轴承的功能的方式形成的固定侧密封环20。固定侧密封环20除了具有机械强度以外还具备自润滑性、耐磨损性等特性，例如由从碳(carbon)、SiC或超硬合金等中选定的一种材料形成。并且，在固定侧密封环20的内周面20a形成用于将旋转轴2旋转自如地支承的滑动轴承部。固定侧密封环20的内周面20a的滑动轴承部与旋转轴外周之间的间隙，需考虑使用温度或材料等来决定，并依据在普通的滑动轴承中设定的间隙来决定。
在固定侧密封环20的与泵装置3侧(被密封流体侧)相反的一侧，配设与固定侧密封环20的密封面20b相对滑动接触的旋转侧密封环21。旋转侧密封环21与固定侧密封环20同样地除了具有机械强度以外还具备自润滑性、耐磨损性等特性，例如考虑与对象部件的适应性等从碳、SiC或超硬合金等中选定。
在旋转轴2装设用于使旋转侧密封环21在轴向上朝向固定侧密封环20侧施力的施力单元25，从而将旋转侧密封环21的密封面21a向固定侧密封环20的密封面20b推压。
在本例中，施力单元25由波纹管构成，波纹管25的一端与轴环23连结，并且另一端与轴承保持架24连结，旋转侧密封环21被热压配合或压入于轴承保持架24的端面。
此外，作为施力单元当然不限于波纹管而也可以使用螺旋弹簧。
轴环23由金属形成而呈环状，并经由O型圈26在旋转轴2的外周面上固定。
波纹管25是将多张通过冲切加工等形成为波形环状的金属制的隔膜板排成一列并在邻接的隔膜板的外径部之间及内径部之间利用气焊等交替地连结而使整体形成为折皱筒状，并使得一端在轴环23侧利用气焊等一体地连结。
轴承保持架24由金属形成而呈筒状，并使得波纹管25的另一端利用气焊等一体地连结。轴承保持架24的材料与波纹管25的材料相同，或者是由热膨胀系数大致近似的不同材料制成。
通常是利用焊接将轴承保持架24、波纹管25及轴环23作为一体件来制作。
在本例中，旋转侧密封环21、施力单元即波纹管25、轴环23及轴承保持架24，在旋转轴2的大径部2a上形成的收容空间2b内配设，考虑到了使电动水泵的轴向尺寸缩短。
在旋转轴2上，除了与固定侧密封环20的径向的滑动面即内周面20a进行接触滑动而在径向上被支承的外周面2c以外，还设有与固定侧密封环20的推力方向的滑动面即两侧面20c及20d进行接触滑动而支撑推力方向的载荷的泵装置侧的推力环10a及马达装置侧的推力环10b。与这些推力环10a及10b进行接触滑动的固定侧密封环20的两侧面20c及20d构成了推力滑动面。
推力环10a及10b与旋转轴2一体地形成，或者经由在推力环10a及10b的孔部和旋转轴2的表面上形成的螺纹部紧固于旋转轴2，或者与旋转轴2以过盈配合进行嵌合，或者是在旋转轴2上形成台阶部，并通过利用旋转叶片8进行按压等手段在旋转轴2上牢固地固定。
在图1中，泵装置侧的推力环10a经由螺纹部27紧固于旋转轴2，另外，马达装置侧的推力环10b利用过盈配合在旋转轴2上固定。
此外，上述的推力环也可以设置在固定侧密封环20上，在此情况下，在旋转轴2上设置与推力环卡合的台阶部。
与固定侧密封环20的泵装置3侧的侧面20c进行接触滑动的推力环10a，用于防止旋转轴2向马达装置4侧的方向移动、固定侧密封环20和旋转侧密封环21的密封面分离而发生泄漏的情况。
与此对照，与固定侧密封环20的马达装置4侧的侧面20d进行接触滑动的推力环10b，用于防止旋转轴2向泵装置3侧的方向移动、固定侧密封环20和旋转侧密封环21的密封面过度地紧贴以至密封面破损的情况。
因此，推力环10a是必须的，而推力环10b则是根据需要设置即可。
在固定侧密封环20的高压流体侧设置的推力环10a的滑动面及与该滑动面进行相对滑动的固定侧密封环20的推力方向的滑动面20c中的至少任一个滑动面上，设置用于使滑动面的摩擦减小并且将流体向固定侧密封环20和旋转轴2的径向的滑动面20a、20a导入的流体导入单元30。
此外，为了向固定侧密封环20的径向的滑动面20a导入流体，除了流体导入单元30以外还可以在推力环10a上设置虚线所示的流体导入孔28。
图2示出了推力环10a的推力方向的滑动面，在该滑动面上设有流体导入单元30。
在图2中，推力环10a的滑动面的外周侧是高压流体侧而内周侧是低压流体侧，对象滑动面向逆时针方向旋转。
在推力环10a的滑动面上将与高压流体侧连通且与低压流体侧利用滑动面的平滑部R(在本发明中有时称为“纹脊部”)隔离的流体循环槽31在周向上以四等分配置。
流体循环槽31由从高压流体侧进入的入口部31a、向高压流体侧脱出的出口部31b以及在周向上将入口部31a及出口部31b连通的连通部31c构成，并且与低压流体侧利用纹脊部R隔离。流体循环槽31为了防止包含腐蚀生成物等的流体在滑动面上浓缩而积极地发挥将被密封流体从高压流体侧导入到滑动面上并排出这样的作用，以容易与对象滑动面的旋转方向一致地将被密封流体引入到滑动面上且易于排出的方式形成入口部31a及出口部31b，另一方面，为了减小泄漏而与低压流体侧利用纹脊部R隔离。
在设置有流体循环槽31的滑动面上，在被流体循环槽31和高压流体侧包围的部分上设置有正压发生机构32，该正压发生机构32具备比流体循环槽31浅的正压发生槽32a。正压发生机构32通过发生正压(动压)而使滑动面间的流体膜增加并使润滑性能提高。
正压发生槽32a与流体循环槽31的入口部连通，并与出口部31b及高压流体侧利用纹脊部R隔离。
在本例中，正压发生机构32由具备与流体循环槽31的入口部31a连通的正压发生槽32a及瑞利台阶32b的瑞利台阶(Rayleigh step)机构构成，但是并不限定于此，例如也可以由带隔墙的毫微微(femto)槽构成，总之只要是发生正压的机构即可。
另外，在推力环10a的滑动面的除了流体循环槽31及正压发生槽32a以外的部分上沿周向设置有多个螺旋槽33。螺旋槽33利用与对象滑动面的相对滑动，积极地将流体从高压流体侧导入低压流体侧，并将被导入的流体向固定侧密封环20的内周面20a与旋转轴2的外周面2c之间供给。
当如上所述构成的电动水泵工作时，则泵装置3的旋转叶片8经由旋转轴2并利用马达装置4的驱动力进行旋转驱动，将液体向预定的部位压送。此时，泵室9内的高压液体通过在固定侧密封环20的高压流体侧设置的推力环10a的滑动面与固定侧密封环20的推力方向的滑动面20c之间或者是流体导入孔28而向固定侧密封环20的内周20a和旋转轴2的外周面2c的径向滑动轴承部进入。进入径向滑动轴承部的液体会通过固定侧密封环20的马达装置4侧的推力滑动面20d与推力环10b之间，到达由固定侧密封环20的密封面20b和旋转侧密封环21的密封面21a形成的密封部的附近，但是由于被该密封部密封，因此不会从密封部向外径侧泄漏。另外，轴环23经由O型圈26在旋转轴2的外周面上固定，因此也防止了从旋转侧密封环21、轴承保持架24、波纹管25及轴环23的内径侧向外侧泄漏。
另外，在利用流体导入单元30相对于推力环10a从泵装置3侧向径向滑动轴承部侧持续送入流体的情况下，液体可能因径向滑动轴承部侧的压力为高压而发生泄漏，因此也可以设置将泵室9和径向滑动轴承部侧相连的连通单元，例如可以在固定侧密封环20设置贯通孔作为连通单元。
这样，泵室9内的高压液体不会向马达装置4侧泄漏。
即使由于电动水泵的运转而例如在旋转轴2上作用朝向马达装置4侧的轴向推力，也能够将固定侧密封环20在壳1的分隔构件7上坚固地固定，并且由于固定侧密封环20的泵装置3侧的推力滑动面20c与在旋转轴2上固定的推力环10a进行接触滑动，因此旋转轴2不会向马达装置4侧移动。因此，能够阻止旋转轴2向固定侧密封环20和旋转侧密封环21分离的方向的移动，并防止固定侧密封环20及旋转侧密封环21的密封面的密封功能受损。
反之，即使在泵装置3的旋转叶片8附近形成负压而在旋转轴2上作用朝向泵装置3侧的轴向推力，也能够将固定侧密封环20在壳1的分隔构件7坚固地固定，并且由于固定侧密封环20的马达装置4侧的推力滑动面20d与在旋转轴2上固定的推力环10b进行接触滑动，因此旋转轴2不会向泵装置3侧移动。因此，能够防止固定侧密封环20及旋转侧密封环21的密封面的过度的紧贴而防止密封面的破损。
在上述实施例1中具有以下这样的效果。
(1)由于能够仅利用固定侧密封环20进行旋转轴2的支承而不必另设轴承，因此能够促进装置的小型化及低成本化。另外，由于将固定侧密封环20在壳1的分隔构件7上固定而不必在轴向上移动，因此能够作为轴承发挥稳定的性能。
(2)由于推力环10a、10b在旋转轴2上设置并在固定侧密封环20的侧面20c、20d上设置与推力环10a、10b进行滑动的推力方向的滑动面，从而能够确保推力环10a、10b的滑动面的面积，并且能够简化其安装构造。
(3)另外，由于固定侧密封环20的推力方向的滑动面及旋转轴2的推力环设置在固定侧密封环20两侧中的至少高压流体侧，从而至少能够阻止旋转轴2向固定侧密封环20和旋转侧密封环21分离的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环20及旋转侧密封环21的密封面的密封功能受损。另外，当推力环10a、10b在固定侧密封环20的两侧设置的情况下，还能够阻止旋转轴2向固定侧密封环20和旋转侧密封环21接近的方向的移动，因此能够防止固定侧密封环20及旋转侧密封环21的密封面的过度的紧贴而防止密封面的破损。
(4)由于在固定侧密封环20的高压流体侧设置的推力环10a的滑动面及与该滑动面进行相对滑动的固定侧密封环20的滑动面中，至少在任一个滑动面上设置用于使滑动面的摩擦减小并且将流体向固定侧密封环20和旋转轴2的径向的滑动面导入的流体导入单元30，从而能够使固定侧密封环20和在固定侧密封环20的高压流体侧设置的推力环10a的滑动面、以及固定侧密封环20和旋转轴2的径向的滑动面上的摩擦减小，并促进装置的省电化、稳定性及高寿命化。
(5)由于流体导入单元30至少具备流体循环槽31、正压发生机构32或螺旋槽33中的任一个，从而能够使流体向滑动面的导入切实可靠，使滑动面的摩擦进一步减小。
(6)由于壳1是电动水泵的壳，构成为：在该壳1内的一端配设马达装置4并在另一端配设通过上述马达4装置并经由旋转轴2进行驱动的泵装置3，在马达装置4与泵装置3之间配设机械密封，固定侧密封环20被壳1固定地支承，旋转轴2被固定侧密封环20支承，马达装置4的转子部13、泵装置3的旋转叶片8及旋转侧密封环21被旋转轴2支承，从而在具备密封机构的电动水泵中，能够减小定子部12侧与转子部13之间的电力损失，并且能够使用小型的磁体。另外，由于能够仅利用固定侧密封环20进行旋转轴2的支承而不必另设轴承，因此能够实现电动水泵的小型化及低成本化。
以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体的结构并不限于这些实施例，不脱离本发明要点范围的变更或追加也包含于本发明。
例如虽然在上述实施例中是对本发明的机械密封适用于电动水泵的情况进行了说明，但是并不限定于此，例如只要是机械带驱动式水泵等具备密封机构的类型即可适用。
另外，例如虽然在上述实施例中是对推力环10a及10b在固定侧密封环20的推力方向的滑动面即两侧面20c及20d上进行接触滑动的情况进行了说明，但是并不限定于此，只要构成为至少在固定侧密封环20的泵装置3侧进行接触滑动即可。
另外，例如虽然在上述实施例中是对推力环10a及10b在旋转轴2侧设置的情况进行了说明，但是并不限定于此，也可以在固定侧密封环20侧设置，在此情况下，在旋转轴2侧设置与推力环10a及10b卡合的台阶部等。
另外，例如虽然在上述实施例中是对固定侧密封环20的泵装置3侧的推力环10a与旋转叶片8分体独立地设置的情况进行了说明，但是并不限定于此，也可以使旋转叶片8与推力环10a成为一体，在此情况下，以使旋转叶片8的固定侧密封环20侧的面与固定侧密封环20的推力滑动面20c进行滑动的方式设置旋转叶片8。
另外，例如虽然在上述实施例中是将固定侧密封环20的马达装置4侧的推力环10b直接设置在旋转轴2上，但是并不限定于此，也可以使旋转轴在泵装置3侧和马达装置4侧分体独立，在马达装置4侧设置与泵装置3侧的旋转轴的外径嵌合的套筒，并使套筒与推力环10b成为一体。
符号说明
1—壳；2—旋转轴；2a—大径部；2b—收容空间；2c—在径向上被支承的外周面；3—泵装置；4—马达装置；5—泵壳；6—马达壳；7—分隔构件；7a—贯通孔；8—旋转叶片；9—泵室；10a—推力环；10b—推力环；11—O型圈；12—定子部；13—转子部；15—磁铁；20—固定侧密封环；20a—内周面；20b—密封面；20c—滑动面即侧面；20d—滑动面即侧面；21—旋转侧密封环；21a—密封面；22—O型圈；23—轴环；24—轴承保持架；25—施力单元；26—O型圈；27—螺纹部；28—流体导入孔；30—流体导入单元；31—流体循环槽；32—正压发生机构；33—螺旋槽；R—纹脊部。

Claims (14)

1.一种机械密封，其装设于形成在壳与旋转轴之间的轴封部而对壳与旋转轴之间进行密封，上述机械密封的特征在于，
具备：固定侧密封环；以及旋转侧密封环，其与该固定侧密封环相对滑动接触，
上述固定侧密封环配设为比上述旋转侧密封环靠高压流体侧，并固定于上述壳且具备在径向上对上述旋转轴进行支承的滑动面，
上述旋转侧密封环利用装设于上述旋转轴的施力单元而移动自如地装设在轴向上，
上述旋转轴具备与上述固定侧密封环的径向的滑动面进行接触滑动而在径向上被支承的外周面，
在上述固定侧密封环与上述旋转轴之间设置有在推力方向上对上述旋转轴进行支承的推力环。
2.根据权利要求1所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环设置于上述旋转轴，在上述固定侧密封环的侧面设置与上述推力环进行滑动的推力方向的滑动面。
3.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧。
4.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面。
5.根据权利要求4所述的机械密封，其特征在于，
上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个。
6.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
7.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面。
8.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
9.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个。
10.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
11.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个。
12.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
13.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
14.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，
上述推力环至少设置在上述固定侧密封环的高压流体侧，
在设置于上述固定侧密封环的高压流体侧的推力环的滑动面以及与该滑动面进行相对滑动的对象侧的滑动面中的至少任一个滑动面上设置流体导入单元，该流体导入单元用于使上述滑动面的摩擦减小并且将流体导入至上述固定侧密封环和上述旋转轴的上述径向的滑动面，
上述流体导入单元至少具备流体循环槽、正压发生机构或螺旋槽中的任一个，
上述壳是电动水泵的壳，其构成为：在该壳内的一端配设马达装置，并在另一端配设经由上述旋转轴而通过上述马达装置进行驱动的泵装置，在上述马达装置与上述泵装置之间配设上述机械密封，上述固定侧密封环被上述壳固定地支承，上述旋转轴被上述固定侧密封环支承，上述马达装置的转子部、上述泵装置的旋转叶片及上述旋转侧密封环被上述旋转轴支承。
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