CN108138966B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

在密封唇可滑动地接触密封凸缘且旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽设置在密封凸缘的密封装置中抑制发生静止泄漏。为实现该目的，在壳体与插通设置于所述壳体上的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧的密封装置中，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，其特征在于，将所述密封凸缘中的所述密封唇可滑动地接触的滑动区域设置为无螺纹槽的平坦面，在位于所述滑动区域的外周侧的外周侧区域和位于所述滑动区域的内周侧的内周侧区域分别设置有所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种抑制汽车、一般机械、工业机械等中的机内密封流体泄漏到机外的密封装置。本发明的密封装置用作如汽车相关领域中密封机内油的旋转油封件。
背景技术
以往如图7(A)及图7(B)所示，已知有密封装置101，在壳体51与插通设置于壳体51的轴孔52的旋转轴61之间，对机内侧A的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧B，该密封装置101由安装在旋转轴61的外周上的抛油环111和位于抛油环111的机外侧B并安装在壳体51的轴孔52的内周上的唇形密封构件121组合构成。
抛油环111由金属等刚性材料制成，并一体具有嵌合到旋转轴61的外周面的筒状部112和设置在该筒状部112的一端处的密封凸缘113，且在密封凸缘113的机外侧端面113a上设置有螺纹槽114，该螺纹槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用。
另一方面，唇形密封构件121具有嵌合到壳体51的轴孔52的内周面的安装环122和覆盖该安装环122的橡胶态弹性体123，通过该橡胶态弹性体123设置有与抛油环111的密封凸缘113的机外侧端面113a可滑动地接触的密封唇(端面唇)124。
具有上述结构的密封装置101通过密封唇124可滑动地接触密封凸缘113的机外侧端面113a，从而对密封流体进行密封，并且设置在密封凸缘113的机外侧端面113a上的密封槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用，将密封流体推回到机内侧A，从而可以发挥优异的密封效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：实开平3-57563号公报
专利文献2：特开平2-113173号公报
专利文献3：特开2014-129837号公报
然而，对于上述密封装置101，在以下几点上需要进一步改进功能。
即，在上述密封装置101中，如上所述，密封唇124可滑动地接触密封凸缘113的机外侧端面113a，从而对密封流体进行密封的同时，设置在密封凸缘113的机外侧端面113a的螺纹槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用，将密封流体推回到机内侧A，从而可以发挥优异的密封效果，但是作为其结构，螺纹槽114配置为与密封唇124的唇端相交叉。因此，旋转轴61停止旋转而离心力消失，随之变成螺纹槽114无法发挥流体泵送作用的状况时，可能会发生密封流体沿着螺纹槽114从密封唇124的唇端的外周侧朝向内周侧流过密封唇124的唇端并泄漏到机外侧B(发生所谓静止泄漏)。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种密封唇与密封凸缘可滑动地接触且在密封凸缘设置有旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽的密封装置，该密封装置能够抑制发生静止泄漏。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案。
本发明的密封装置为在壳体与插通设置于所述壳体的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧的密封装置，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，其特征在于，将所述密封凸缘中的所述密封唇可滑动地接触的滑动区域设置为无螺纹槽的平坦面，在位于所述滑动区域的外周侧的外周侧区域和位于所述滑动区域的内周侧的内周侧区域分别设置有所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽(权利要求1)。
根据本发明的密封装置，虽然密封凸缘上设置有螺纹槽，但是该螺纹槽并没有设置在滑动区域中，而是仅设置在外周侧区域和内周侧区域。由于螺纹槽不设置在滑动区域，因此螺纹槽不与密封唇的唇端交叉，从而在旋转过程中停止旋转时不会发生密封流体沿螺纹槽从密封唇的唇端的外周侧向内周侧穿过密封唇的唇端的情况。因此，能够抑制发生静止泄漏。
此外，由于外周侧区域和内周侧区域设置有螺纹槽，所以通过该螺纹槽发挥流体泵送作用。
此外，特别是不仅在内周侧区域而且在外周侧区域也设置有螺纹槽，因此设置在该外周侧区域的螺纹槽在旋转过程中发挥流体泵送作用，从而使沿密封凸缘流动的密封流体难以靠近滑动区域、即密封唇。因此与仅在内周侧区域设置螺纹槽而外周侧区域不设置螺纹槽的情况相比，能够提高对密封流体的密封性。
滑动区域是具有预定径向宽度的环形区域，在本发明中，由于在该滑动区域中不设置螺纹槽，所以滑动区域是无螺纹槽的平坦面。因此，在本发明中，无螺纹槽的平坦面被设定为具有预定径向宽度的环形区域。
发明效果
根据本发明，在密封唇可滑动地接触密封凸缘且在密封凸缘上设置有旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽的密封装置中，能够抑制发生静止泄漏。
附图说明
图1是本发明第一实施例的密封装置的主要部分截面图；
图2是图1的密封装置具有的螺纹槽的说明图，是从图1中的箭头C方向观察的图；
图3是本发明第二实施例的密封装置具有的螺纹槽的说明图；
图4是本发明参考例的密封装置的主要部分截面图；
图5是图4的密封装置具有的螺纹槽的说明图，是从图4中的箭头D方向观察的图；
图6是示出图4的密封装置具有的抛油环和旋转轴之间的关系以及螺纹槽和液面水位之间关系的说明图；
图7是示出现有例的图，(A)是根据现有例的密封装置的主要部分截面图，(B)是现有例的密封装置具有的螺纹槽的说明图。
附图标记
1 密封装置
11 抛油环
12 筒状部
13 密封凸缘
13a 机外侧端面
14 螺纹槽
14B 外周侧螺纹槽
14C 内周侧螺纹槽
15 螺纹槽形成区域
15A 滑动区域
15B 外周侧区域
15C 内周侧区域
16 非螺纹槽形成区域
17 定位用突起
21 唇形密封构件
22 安装环
23 外周筒部
24 凸缘部
26 橡胶态弹性体
27 外周密封部
28 端面覆盖部
29 密封唇
29a 唇端
30 润滑脂存留唇
31 防尘唇
32 内周侧空间
51 壳体
52 轴孔
61 旋转轴
61P 旋转轴的圆周上的特定一处
62 定位用凹部
A 机内侧
B 机外侧
O 中心轴线
H 液面水位
具体实施方式
接下来，将参照附图对本发明的实施例进行说明。
第一实施例
图1和图2示出了根据本发明的实施例的密封装置1。
该实施例的密封装置1是在壳体(密封壳体)51与插通设置于该壳体51上的轴孔52的旋转轴61之间对机内侧A的密封流体(油等)进行密封以不泄漏到机外侧B的密封装置(如用于引擎的油封件)1，该密封装置1由安装在旋转轴61的外周上的抛油环11和位于抛油环11的机外侧B并安装在壳体51的轴孔52的内周上的唇形密封构件21组合构成。
抛油环11由金属等刚性材料制成，并一体地形成固定(嵌合)到旋转轴61的外周面的筒状部(套筒部)12和设置在该筒状部12的一端(机内侧端部)的径向向外的密封凸缘(凸缘部)13，且如图2所示，在密封凸缘13的机外侧端面13a上设置有螺旋形的螺纹槽14(14B、14C)，该螺纹槽14(14B、14C)通过旋转轴61旋转时的离心力发挥流体泵送作用，起到将密封流体推回到外周侧(机内侧A)的作用。箭头e表示旋转轴61的旋转方向。后边对密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14(14B、14C)进行详细说明。
另一方面，唇形密封构件21包括由固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的由金属等刚性材料构成的安装环22和覆盖(硫化粘合)到该安装环22的橡胶态弹性体26，并通过该橡胶态弹性体26一体地设置有：外周密封部27，通过接触壳体51的轴孔52的内周面而密封壳体51和安装环22之间；端面覆盖部28，覆盖安装环22的端面部；密封唇(端面唇)29，可滑动地接触抛油环11中的密封凸缘13的机外侧端面13a；和润滑油存留唇30，不接触抛油环11。密封唇29以其唇端29a可滑动地接触密封凸缘12的机外侧端面13a。位于端面覆盖部28的内周侧安装有防尘唇31，尽管该防尘唇31由织物构成，但也可以通过上述橡胶态弹性体26一体地设置。
安装环22一体地具有固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的外周筒部23和设置在该外周筒部23的一端(机外侧端部)的径向向内的凸缘部24。
另外，在本实施例中，特别是密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14具有以下构成。
即，如图2所示，密封凸缘13具有在其机外侧端面13a上形成螺纹槽14的螺纹槽形成区域15。该螺纹槽形成区域15是具有预定径向宽度h0的环形区域。此外，该螺纹槽形成区域15分为密封唇29可滑动地接触的滑动区域15A、相比滑动区域15A位于外周侧的外周区域15B和相比滑动区域15A位于内周侧的内周侧区域15C。滑动区域15A是具有预定径向宽度h1的环形区域。外周侧区域15B是具有预定径向宽度h2的环形区域。内周侧区域15C也是具有预定径向宽度h3的环形区域。
在具有预定径向宽度h1的环形滑动区域15A中不设置螺纹槽，因此该滑动区域15A是无螺纹槽的平坦面。因此，这里设置为无螺纹槽的平坦面具有预定径向宽度h1的环形区域。
与此相对，相比滑动区域15A在外周侧的外周侧区域15B和相比滑动区域15A在内周侧的内周侧区域15C中分别设置有螺纹槽14，即在外周侧区域15B设置有螺旋形的外周侧螺纹槽14B，同时在内周侧区域15C同样设置有螺旋形的内周侧螺纹槽14C。外周侧螺纹槽14B还可以设置在内周侧螺纹槽14C的延长线上。
在具有上述结构的密封装置1中，在旋转轴61旋转时，除密封唇29通过其唇端29a可滑动地接触抛油环11的密封凸缘13的机外侧端面13a以发挥密封功能之外，还由于与旋转轴61一起旋转的抛油环11通过密封凸缘13发挥流体抛离作用和通过螺纹槽14发挥流体泵送作用，因此即使在密封唇29和密封凸缘13之间流过流体，也能够将其推回到外周侧(机内侧A)，从而发挥优异的密封功能。
此外，当旋转轴61停止旋转时离心力消失，随之上述流体抛离作用和流体泵送作用也被暂时停止，因此一部分密封流体可能会沿螺纹槽14从机内侧A流出到密封唇29的内周侧空间32，但是在上述密封装置1中，滑动区域15A中不设置螺纹槽，螺纹槽14不与密封唇29的唇端29a交叉。因此，旋转轴61停止旋转时不会发生密封流体沿螺纹槽从密封唇的唇端的外周侧向内周侧穿过密封唇的唇端的情况，所以能够抑制发生静止泄漏。
此外，如上所述，由于外周侧区域15B和内周侧区域15C分别设置有外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C，所以通过这些该螺纹槽14B、14C发挥流体泵送作用，且发挥密封性。
此外，上述密封装置1中，特别是不仅在内周侧区域15C而且在外周侧区域15B也设置有螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B)，因此，该螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B)发挥流体泵送作用，从而将从密封凸缘13的机外侧端面13a的外周端部朝径向向内流过密封凸缘13的机外侧端面13a的密封流体，径向向外推回。因此，密封流体难以到达滑动区域15A，从而能够提高密封唇29的密封效果。
第二实施例
需要说明的是，在上述第一实施例中，螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C)的平面形状(从箭头C的方向观察的形状)具有弯曲形，但是该螺纹槽14的平面形状还可以是直线形。另外，螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C)不限于螺旋形，作为第二实施例如图3所示，还可以是设置有多个径向延伸的槽(图为8条)的放射形。
并且，与螺旋形的螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C)相比，这种放射形的螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C)的槽长度短。因此，能够缩短由于流体泵送作用而在槽中流动的密封流体(油)被排出到密封凸缘13的外周侧的时间，从而能够提高螺纹槽14(外周侧螺纹槽14B和内周侧螺纹槽14C)实现的密封效果。
接下来，将对参考例的发明进行说明。
参考例的发明要解决的技术问题
作为参考例的发明的现有技术的图7的密封装置101中发生静止泄漏的实施方式，可能与旋转轴61停止旋转时存留于壳体51的轴孔52内的密封流体的液面水位相关。
即，假设以设置在壳体51的轴孔52和插通该轴孔52的旋转轴61配置为其中心轴线O(参见图7(B))朝向水平方向或大致水平方向为前提，旋转轴61停止旋转时，有时壳体51的轴孔52内存留的密封流体的液面水位H(参见图7(B))位于与所述中心轴线O相同的高度位置或相比所述中心轴线O位于下方的高度位置。此时，设置在密封凸缘113的机外侧端面113a的整个周围的螺纹槽114处于只有其圆周上的一部分位于液面高度H下方并浸渍于密封流体中的状态，从而在该螺纹槽114的圆周上的一部分发生通过螺纹槽114的静止泄漏。
因此，在这种情况下使用的密封装置101中，通过采取对策，以使在位于液面水位H下方的圆周上的一部分螺纹槽114中不会发生静止泄漏，从而能够抑制发生静止泄漏。
此外，作为与参考例的发明相关的另一现有技术，存在如下描述的内燃机中的活塞停止位置控制方法有关的技术。
该技术是在内燃机的活塞停止位置控制方法中，对处于即将停止前的进气冲程中的气缸，按照预设或计算的时序从外部装置导入压缩空气，从而使活塞停留在进气冲程的下一个冲程的压缩冲程的下死点附近，根据该技术，旋转轴(曲轴)总是停止在恒定的旋转位置(旋转轴的圆周上的特定一处总是停止在12点位置(上死点位置))。
鉴于此，根据参考例的发明的目的在于提供一种密封唇可滑动地接触密封凸缘且密封凸缘上设置有旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽的密封装置，能够抑制发生静止泄漏。另外，目的在于提供一种中心轴线朝向水平方向或大致水平方向的旋转轴停止旋转时，密封流体的液面水位为与所述中心轴线相同的高度位置或相比所述中心轴线位于下方的高度位置的情况下所使用的密封装置，能够抑制发生静止泄漏。
参考例的发明用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的，参考例的发明采用以下方案。
即，参考例的发明提供一种密封装置，在壳体与插通设置于壳体上的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽以与所述密封唇的唇端相交叉的方式设置在所述密封凸缘，其特征在于，所述螺纹槽被设置在所述密封凸缘中的圆周上的一半或约一半的区域，且剩余的一半或约一半的区域为无螺纹的平坦面。
根据该参考例的发明，螺纹槽仅设置在所述密封凸缘中的圆周上的一半或约一半的区域，并且剩余的圆周上的一半或约一半的区域为无螺纹的平坦面。因此，旋转轴停止旋转，使得设置有螺纹槽的区域(螺纹槽形成区域)相比液面水位位于上方且无螺纹槽的平坦面区域相比液面水位位于下方，从而螺纹槽不会被密封流体所浸渍。因此，能够抑制经由螺纹槽发生静止泄漏。
参考例的发明的发明效果
根据参考例的发明，能够提供一种在密封唇可滑动地接触密封凸缘且旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽设置在密封凸缘的密封装置，该密封装置能够抑制发生静止泄漏。另外，在一种中心轴线朝向水平方向或大致水平方向的旋转轴停止旋转时，密封流体的液面水位为与所述中心轴线相同的高度位置或相比所述中心轴线位于下方的高度位置的情况下所使用的密封装置中，能够抑制发生静止泄漏。
参考例的发明的具体实施方式
接下来，参照附图说明根据参考例发明的实施例。
图4示出根据参考例发明的实施例的密封装置1。
该实施例的密封装置1是在壳体(密封壳体)51与插通设置于壳体51的轴孔52的旋转轴61之间对机内侧A的密封流体(油等)进行密封以不被泄漏到机外侧B的密封装置1(例如用于引擎的油封件)，该密封装置1由安装在旋转轴61的外周上的抛油环11和位于抛油环11的机外侧B并安装在壳体51的轴孔52的内周上的唇形密封构件21组合构成。
抛油环11由金属等刚性材料制成，并一体具有固定(嵌合)到旋转轴61的外周面的筒状部(套筒部)12和设置在该筒状部12的一端(机内侧端部)的径向向外的密封凸缘(凸缘部)13，如图5所示，密封凸缘13的机外侧端面13a上设置有通过旋转轴61旋转时利用离心力发挥泵送作用，从而发挥将密封流体推回到外周侧(机内侧A)的螺旋形的螺纹槽14。箭头e表示旋转轴61的旋转方向。后边对密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14进行详细说明。
另一方面，唇形密封构件21包括由固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的由金属等刚性材料构成的安装环22和覆盖(硫化粘合)该安装环22的橡胶态弹性体26，并通过该橡胶态弹性体26一体地设置有：外周密封部27，通过接触壳体51的轴孔52内周面，从而对壳体51和安装环22之间进行密封；端面覆盖部28，覆盖安装环22的端面部；密封唇(端面唇)29，可滑动地接触抛油环11中的密封凸缘13的机外侧端面13a；和润滑油存留唇30，不接触抛油环11。密封唇29以其唇端29a可滑动地接触密封凸缘13的机外侧端面13a。位于端面覆盖部28的内周侧安装有防尘唇31，尽管该防尘唇31由织物构成，但也可以通过上述橡胶态弹性体26一体地设置。
安装环22一体地具有固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的外周筒部23和设置在该外周筒部23的一端(机外侧端部)的径向向内的凸缘部24。
另外，在该参考例的发明的实施例中，特别是上述密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14具有以下结构。
即，如图5所示，螺纹槽14仅设置在密封凸缘13的机外侧端面13a中的圆周上的一半(180度)或约一半(约180度)的区域，剩余的圆周上的一半(180度)或约一半(约180度)的区域是无螺纹槽的平坦面。因此，密封凸缘13的机外侧端面13a是设置有螺纹槽14的螺纹槽形成区域15和形成为无螺纹槽的平坦面的非螺纹槽形成区域16的组合。螺纹槽14的形状设置为与在密封凸缘13的机外侧端面13a的整个圆周上设置螺纹槽14的情况相同，即，在整个圆周上设置螺纹槽14的方式进行设计，制作时仅在其一半的半周上进行螺纹加工。
在具有上述结构的密封装置1中，螺纹槽14仅设置在密封凸缘13的机外侧端面13a上的圆周上的一半或约一半的区域，并且剩余的圆周上的一半或约一半的区域为无螺纹的平坦面，因此如图6所示，旋转轴61停止旋转，使得螺纹槽形成区域15相比液面水位H位于上方且非螺纹槽形成区域16相比液面水位H位于下方，从而使螺纹槽14不会被密封流体所浸渍。因此能够抑制经由螺纹槽14发生静止泄漏。
需要说明的是，如图6所示，预计在以下情况下使用上述密封装置1，即：中心轴线O朝向水平方向或大致水平方向的旋转轴61停止旋转时，密封流体的液面水位H为与中心轴线O相同的高度位置或相比中心轴线O位于下方的高度位置的情况，进一步地，预计安装于具有以下结构的旋转机器，即：旋转轴61总是停止在恒定的旋转位置(旋转轴61的圆周上的特定一处61p总是停止在12点位置(上死点位置))。因此，相对于旋转轴61安装抛油环11，以使上述旋转轴61中的圆周上的特定一处61p位于螺纹槽形成区域15的圆周上中央部。因此，优选在抛油环11上设置相对于旋转轴61在圆周上的定位单元，在图6的例中，抛油环11的内周面上设置有定位用突起17，该突起17通过与设置于旋转轴61的外周面上的定位用凹部62卡合，以实现圆周上的定位。通过在内燃机的活塞停止位置控制方法中，对处于即将停止前的进气冲程中的气缸，按照预设或计算的时序从外部装置导入压缩空气，以使活塞停留在作为进气冲程下一个冲程的压缩冲程的下死点附近的技术(内燃机中的活塞停止位置控制侧)，从而实现旋转轴61总是停止在恒定的旋转位置的构造。

Claims (2)

1.一种密封装置，在壳体与插通设置于所述壳体的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇能够滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，其特征在于，
将所述密封凸缘中的所述密封唇能够滑动地接触的滑动区域设置为无螺纹槽的平坦面，
在位于所述滑动区域的外周侧的外周侧区域和位于所述滑动区域的内周侧的内周侧区域分别设置有所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述滑动区域是具有预定径向宽度的环形区域，无螺纹槽的所述平坦面设定为同样具有预定径向宽度的环形区域。
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