CN110603395A - 机械密封 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够更为可靠地对旋转环进行定位的机械密封。该机械密封的特征在于，旋转环单元(100)具备：轴套(120)，其固定在旋转轴(500)上；以及旋转环(110)，其朝向轴线方向的移动被抑制且相对于轴套(120)止转，固定环单元(200)具备：固定环(210)，其滑动自如地设置在旋转环(110)的端面；以及波纹管(250)，其朝向旋转环(110)按压固定环(210)，在轴套(120)上设置有用于限制旋转环(110)朝向设有固定环(210)的方向移动的限位件(140)。

Description

机械密封
技术领域
本发明涉及一种用于对旋转轴与壳体之间的环状间隙进行密封的机械密封。
背景技术
机械密封具有与旋转轴一同旋转的旋转环。一般，垫片的径向力和来自用于按压固定环的按压构件的按压力不仅抑制旋转环在轴线方向移动，而且使旋转环止转。并且，例如，嵌合固定在固定于旋转轴上的轴套中的弹性体制成的垫片尤其对旋转环进行径向定位。
但是，当旋转环在设置有固定环的方向上受到较大的流体压力时，导致旋转环倾斜，从而可能使密封性能降低。而且，上述的垫片也可能从轴套中脱出。
专利文献1：日本特开2000-74226号公报
专利文献2：国际公开第2014/54745号
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够更为可靠地对旋转环进行定位的机械密封。
本发明为了解决上述课题而采用了以下手段。
即，本发明的机械密封用于对旋转轴与壳体之间的环状间隙进行密封，其中，所述壳体具有用于插入该旋转轴的轴孔，所述机械密封具备：旋转环单元，其设置在所述旋转轴上；以及固定环单元，其设置在所述壳体上，所述机械密封的特征在于，所述旋转环单元具备：轴套，其固定在所述旋转轴上；以及旋转环，其朝向轴线方向的移动被抑制且相对于所述轴套止转，所述固定环单元具备：固定环，其滑动自如地设置在所述旋转环的端面上；以及按压构件，其朝向所述旋转环按压所述固定环，在所述轴套上设置有用于限制所述旋转环朝向设有所述固定环的方向移动的限位件。
由于本发明设置有限位件，因而能够限制旋转环朝向设置有固定环的方向移动。
所述限位件可以具备：环状部，其被设置成与所述旋转环中的设有所述固定环一侧的端面对置；以及倾斜部，其自所述环状部中的径向内侧的端部位置朝向离开所述旋转环且朝向径向内侧延伸，所述倾斜部与所述轴套通过熔接部固定。
这使得通过熔接部固定在轴套上的限位件的环状部限制旋转环的移动。
所述倾斜部可以具有分别隔着间隔而设置的多个突出部，该多个突出部分别通过熔接部固定在所述轴套上。
这使得即使在限位件压入轴套的情形下，也能够抑制压入载荷变得过大。因而能够抑制限位件以强力抵靠在旋转环上。
所述轴套可以具有：小径部，其固定在所述旋转轴的外周面上；大径部，其设置在比所述小径部更靠近设置有所述旋转环的一侧，且直径大于所述小径部；以及连接部，其为锥状，用于连接所述小径部和大径部，所述限位件中的倾斜部固定在所述连接部上。
这能够更为可靠地使限位件的倾斜部与轴套的连接部接触，从而能够抑制产生熔接不良。
所述轴套可以在所述大径部中的与所述小径部相反一侧的端部具有外向凸缘部，所述旋转环单元具备弹性体制成的垫片，所述垫片具有：筒状密封部，其用于密封所述旋转环的内周面与所述轴套中的所述大径部的外周面之间的间隙；以及凸缘状密封部，其用于密封所述旋转环的端面与所述轴套中的所述外向凸缘部之间的间隙。
这使得垫片能够对轴套与旋转环之间的间隙进行密封。而且，由于垫片中的凸缘状密封部处于被轴套的外向凸缘部和旋转环所夹持的状态，从而使得限位件也限制旋转环和垫片的移动。
此外，可以尽可能组合采用上述各构成。
如上所述，本发明能够更为可靠地对旋转环进行定位。
附图说明
图1为用于表示本发明实施例所涉及的机械密封使用状态的示意剖视图。
图2为本发明实施例所涉及的限位件的立体图。
具体实施方式
下面参照附图并根据实施例示例性地对用于实施本发明的方式进行详细说明。但若无特别说明，本实施例所记载的部件的尺寸、材质、形状及其相对位置等并非将本发明的范围仅限定于此。
(实施例)
参照图1和图2对本发明实施例所涉及的机械密封进行说明。图1为用于表示本发明实施例所涉及的机械密封使用状态的示意剖视图。此外，除去一部分构件以外，本实施例所涉及的机械密封为旋转对称形状，且图1表示用含有机械密封的中心轴线的面剖切机械密封的剖视图。图2为本发明实施例所涉及的限位件的立体图。此外，在以下说明中将机械密封的中心轴线(与旋转轴的中心轴线一致)延伸的方向称为“轴线方向”。
<机械密封>
对本实施例所涉及的机械密封10的整体构成进行说明。机械密封10起到对旋转轴500与具有旋转轴500的轴孔的壳体600之间的环状间隙进行密封的作用。如图1所示，机械密封10对旋转轴500与壳体600之间的环状间隙进行密封并隔开图中左侧的区域和右侧的区域。在本实施例中，在图中左侧的区域中密封有密封对象流体，而图中右侧则暴露在大气中。这使得图中左侧成为高压，因而适当地将其称为高压侧(H)，而将右侧称为低压侧(L)。
本实施例所涉及的机械密封10由设置在旋转轴500上的旋转环单元100和设置在壳体600上的固定环单元200构成。当旋转轴500旋转时，旋转环单元100与旋转轴500一同旋转，而固定环单元200则保持静止状态。
<旋转环单元>
旋转环单元100具备固定在旋转轴500上的金属制成的轴套120和朝向轴线方向的移动被抑制且相对于轴套120止转的旋转环110。旋转环110由SiC、碳或者金属等硬质材料构成。而且，旋转环单元100还设置有用于对轴套120与旋转环110之间的间隙进行密封的弹性体制成(例如橡胶制成)的垫片130和用于限制旋转环110朝向低压侧(L)移动的金属制成的限位件140。
轴套120由近似圆筒部121、从近似圆筒部121的高压侧(H)的端部朝向径向外侧延伸的外向凸缘部122以及从外向凸缘部122的顶端朝向低压侧(L)延伸的卡止突起部123构成。近似圆筒部121由小径部121a、直径大于小径部121a的大径部121b以及用于连接小径部121a和大径部121b的连接部121c构成。小径部121a通过嵌合而固定在旋转轴500的外周面上。而且，大径部121b设置在比小径部121a更靠近设有旋转环110的一侧。连接部121c由自小径部121a朝向大径部121b直径扩大的锥状部分构成。
旋转环110由近似圆筒状的构件构成。在旋转环110的外周面侧形成有在轴线方向上延伸的被卡止用的槽111。上述的轴套120的卡止突起部123卡止在该槽111中。这使旋转环110相对于轴套120止转。
垫片130由圆筒状的筒状密封部131和凸缘状密封部132构成。筒状密封部131对旋转环110的内周面与轴套120中的大径部121b外周面之间的间隙进行密封。而且，凸缘状密封部132对旋转环110的高压侧(H)的端面与轴套120中的外向凸缘部122之间的间隙进行密封。
限位件140由板状的环状部141和以自环状部141中的径向内侧的端部位置直径缩小的方式延伸成锥状的倾斜部142构成。该限位件140被压入轴套120中，并通过熔接固定在轴套120上。此外，限位件140中的环状部141被设置成与旋转环110中的低压侧(L)的端面(设置有固定环210一侧的端面)对置。而且，倾斜部142被构成为从环状部141中的径向内侧的端部位置朝向离开旋转环110且朝向径向内侧延伸。并且，该倾斜部142与轴套120通过熔接部Y固定。而且，倾斜部142具有分别隔着间隔而设置的多个突出部142a。该多个突出部142a分别通过熔接部Y固定在轴套120上。更为具体而言，该多个突出部142a固定在轴套120中的连接部121c上。
<固定环单元>
固定环单元200具备滑动自如地设置在旋转环110端面上的固定环210。固定环210由SiC、碳或者金属等硬质材料构成。而且，在固定环210上设置有朝向旋转环110突出的环状的突出部211。当旋转轴500旋转时，该突出部211的顶端面与旋转环110中的固定环210一侧的端面滑动。
而且，固定环单元200设置有用于收纳固定环210的金属制成的外壳220和对固定环210相对于外壳220进行定位并对外壳220与固定环210之间间隙进行密封的弹性体制成的垫片230。外壳220为具有小径部221、直径大于小径部221的大径部222以及用于连接该小径部221和大径部222的连结部223且剖面大致为C字形状的环状构件。在该外壳220的内侧收纳有固定环210。而且，垫片230由用于对固定环210的外周面与外壳220的大径部222内周面之间间隙进行密封的圆筒状密封部231和用于对固定环210的低压侧(L)的端面与外壳220的连结部223之间间隙进行密封的凸缘状密封部232构成。
并且，固定环单元200具备用于使机械密封10成为集装式的金属制成的盒240。该盒240具备嵌合固定在壳体600的轴孔内周面上的圆筒部241、设置在圆筒部241的高压侧(H)端部上的外向凸缘部242和设置在圆筒部241的低压侧(L)端部上的内向凸缘部243。通过将盒240压入壳体600的轴孔内直到外向凸缘部242抵靠在壳体600的端面上为止，能够对机械密封10相对于壳体600进行定位。此外，在组装用于构成机械密封10的各种构件之后，通过在轴套120中的小径部121a的顶端朝向径向外侧实施折边弯曲加工，使轴套120与盒240不会脱落。这样，通过使机械密封10集装化，可以将其作为一个部件处理。
此外，固定环单元200具备波纹管250，波纹管250由金属制成，作为用于朝向旋转环110按压固定环210的按压构件。波纹管250的一端部251通过熔接而固定在外壳220的连结部223上，其另一端252通过熔接而固定在盒240的内向凸缘部243上。而且，在机械密封10固定在旋转轴500和壳体600上的状态下，波纹管250为压缩状态。这使波纹管250的弹簧弹力朝向高压侧(H)按压外壳220。因此，波纹管250经由外壳220和垫片230而朝向旋转环110按压固定环210。此外，本实施例所涉及的波纹管250也兼具作为利用波纹管250隔开外周面侧与内周面侧的密封装置的功能。
<本实施例所涉及的机械密封的优点>
由于以上述方式构成的本实施例所涉及的机械密封10设置有限位件140，因而能够限制旋转环110朝向设置有固定环210的方向移动。也就是说，在旋转环110中的高压侧(H)的端面与轴套120中的外向凸缘部122之间存在密封对象流体。因此，在高压侧(H)的密封对象流体的流体压力较高的情况下，朝向低压侧(L)的力会作用于旋转环110。这使得当没有限位件140时，旋转环110会倾斜而可能导致密封性能降低。在本实施例的情况下，由于设置有如上所述的限位件140，限制了旋转环110的移动，从而能够限制旋转环110的倾斜等。因而能够获得稳定的密封性能。
并且，本实施例所涉及的限位件140采用由环状部141和倾斜部142构成，且倾斜部142与轴套120通过熔接部Y固定的结构。而且，倾斜部142具有分别隔着间隔而设置的多个突出部142a，且该多个突出部142a分别通过熔接部Y固定在轴套120上。因而，在限位件140压入轴套120的情形下，能够抑制压入载荷变得过大。这能够抑制限位件140以强力抵靠在旋转环110上。因此，不仅能够抑制旋转环110破损或裂开，而且能够抑制旋转环110倾斜。
而且，在本实施例中采用限位件140中的倾斜部142固定在轴套120中的锥状连接部121c上的结构。这能够更为可靠地使限位件140的倾斜部142接触轴套120的连接部121c，从而能够抑制产生熔接不良。
并且，在本实施例中，垫片130中的凸缘状密封部132处于被轴套120的外向凸缘部122和旋转环110所夹持的状态。这使得限位件140也限制了旋转环110和垫片130的移动。因此，垫片130不会从轴套120中脱出。
(其他)
尽管在上述实施例中以按压构件为波纹管的情形为例进行了说明，但本发明中的按压构件并不限定于波纹管，例如也可以包含弹簧的情形。
附图标记说明
10 机械密封
100 旋转环单元
110 旋转环
111 槽
120 轴套
121 近似圆筒部
121a 小径部
121b 大径部
121c 连接部
122 外向凸缘部
123 卡止突起部
130 垫片
131 筒状密封部
132 凸缘状密封部
140 限位件
141 环状部
142 倾斜部
142a 突出部
200 固定环单元
210 固定环
211 突出部
220 外壳
221 小径部
222 大径部
223 连结部
230 垫片
231 圆筒状密封部
232 凸缘状密封部
240 盒
241 圆筒部
242 外向凸缘部
243 内向凸缘部
250 波纹管
251 一端部
252 另一端部
500 旋转轴
600 壳体
Y 熔接部

Claims (5)

1.一种机械密封，用于对旋转轴与壳体之间的环状间隙进行密封，其中，所述壳体具有用于插入该旋转轴的轴孔，所述机械密封具备：
旋转环单元，其设置在所述旋转轴上；以及
固定环单元，其设置在所述壳体上，
所述机械密封的特征在于，所述旋转环单元具备：
轴套，其固定在所述旋转轴上；以及
旋转环，其朝向轴线方向的移动被抑制且相对于所述轴套止转，
所述固定环单元具备：
固定环，其滑动自如地设置在所述旋转环的端面上；以及
按压构件，其朝向所述旋转环按压所述固定环，
在所述轴套上设置有用于限制所述旋转环朝向设有所述固定环的方向移动的限位件。
2.根据权利要求1所述的机械密封，其特征在于，
所述限位件具备：
环状部，其被设置成与所述旋转环中的设有所述固定环一侧的端面对置；以及
倾斜部，其自所述环状部中的径向内侧的端部位置朝向离开所述旋转环且朝向径向内侧延伸，
所述倾斜部与所述轴套通过熔接部固定。
3.根据权利要求2所述的机械密封，其特征在于，
所述倾斜部具有分别隔着间隔而设置的多个突出部，
该多个突出部分别通过熔接部固定在所述轴套上。
4.根据权利要求2或3所述的机械密封，其特征在于，
所述轴套具有：
小径部，其固定在所述旋转轴的外周面上；
大径部，其设置在比所述小径部更靠近设有所述旋转环的一侧，且直径大于所述小径部；以及
连接部，其为锥状，用于连接所述小径部和大径部，
所述限位件中的倾斜部固定在所述连接部上。
5.根据权利要求4所述的机械密封，其特征在于，
所述轴套在所述大径部中的与所述小径部相反一侧的端部具有外向凸缘部，
所述旋转环单元具备弹性体制成的垫片，所述垫片具有：筒状密封部，其用于密封所述旋转环的内周面与所述轴套中的所述大径部的外周面之间的间隙；以及凸缘状密封部，其用于密封所述旋转环的端面与所述轴套中的所述外向凸缘部之间的间隙。
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