CN111094814A - 机械密封件 - Google Patents

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Abstract

目的在于提供一种机械密封件，其使固定侧密封环追随于旋转侧密封环的动作从而能够发挥可靠的密封性，并且能够使装置整体小型化。该机械密封件，通过安装于轴(2)的旋转侧密封环(13)与安装于外壳(3)的固定侧密封环(21)彼此滑动，从而对外壳(3)与轴(2)之间进行密封，该机械密封件具有：壳体(22)，安装于外壳(3)并收纳固定侧密封环(21)；密封部件(23)，配置于壳体(22)与固定侧密封环(21)之间，壳体(22)具有保持部(22d)，该保持部(22d)限制密封部件(23)的向轴向两侧的移动。

Description

机械密封件
技术领域
本发明涉及机械密封件，该机械密封件通过以密封状态安装于轴的旋转侧密封环和以密封状态安装于外壳的固定侧密封环彼此滑动，从而对外壳和轴之间进行密封。
背景技术
以往，存在下述的机械密封件：该机械密封件通过以密封状态安装于旋转轴的配合环和以密封状态安装于外壳的密封环彼此滑动，从而对外壳和旋转轴之间进行密封，该机械密封件具有：环状壳体，固定于外壳并且收纳密封环；以及，O型环，配置于密封环与环状壳体之间(例如，参照专利文献1)。
另外，还存在下述的机械密封装置，该机械密封装置通过以密封状态安装于轴的旋转用密封环和安装于密封外壳的固定用密封环彼此滑动，从而对密封外壳和轴之间进行密封，该机械密封装置具有：盒，固定于密封外壳并且收纳固定用密封环；以及，橡胶制的波纹管，配置于固定用密封环与盒之间(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实公平5-42281号公报(第1图)
专利文献2：日本特开2005-207520号公报(第6、7页，图1)
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1中，对密封环和环状壳体之间进行密封的O型环与密封环的内周面和端面这两处接触。因此，存在以下的担心：当轴振动变大时，由于密封环通过O型环在内周面和端面这两个地方接触而被约束，所以无法充分追随于配合环的动作，从而无法发挥可靠的密封性。
另外，在专利文献2中，通过增加橡胶制的波纹管的轴向长度确保了可挠性，因此即使在轴振动大的情况下，固定用密封环也能够追随于旋转用密封环的动作。但是，存在以下问题：由于增加了波纹管的轴向长度，所以会导致机械密封装置的大型化。
本发明正是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种机械密封件，使固定侧密封环追随于旋转侧密封环的动作而能够发挥可靠的密封性，并且能够使装置整体小型化。
用于解决技术问题的手段
为解决上述技术问题，本发明的机械密封件通过安装于轴的旋转侧密封环和安装于外壳的固定侧密封环彼此滑动，从而对所述外壳与所述轴之间进行密封，所述机械密封件的特征在于，具有：
壳体，安装于所述外壳并收纳所述固定侧密封环；和
密封部件，配置于所述壳体与所述固定侧密封环之间，
所述壳体具有保持部，所述保持部限制所述密封部件的向轴向两侧的移动。
根据该特征，由于密封部件能够通过壳体的保持部而被限制向轴向两侧的移动，所以密封部件与固定侧密封环在一处接触而能够进行密封。由此，固定侧密封环不会被密封部件约束动作，而是能够追随于旋转侧密封环的动作从而可靠地发挥密封性。
本发明的机械密封件的特征在于，所述保持部与所述密封部件之间还具有轴向间隙。
根据该特征，即使密封部件变形而沿轴向膨胀，也能够通过轴向间隙吸收变形。
本发明的机械密封件的特征在于，所述保持部由环状槽构成。
根据该特征，密封部件通过由环状槽构成的保持部能够在整周被可靠地保持。
本发明的机械密封件的特征在于，所述保持部的深度比所述固定侧密封环与所述壳体之间的间隙大。
根据该特征，由于环状槽的深度比固定侧密封环与壳体之间的间隙大，所以密封部件不会从固定侧密封环与壳体之间的间隙脱出，能够被可靠地保持。
本发明的机械密封件的特征在于，所述保持部的截面形状为内径侧窄且外径侧宽的梯形形状。
根据该特征，密封部件在梯形形状的槽内向轴向两侧的移动受到限制，并且由于环状槽的内径侧窄且外径侧宽，所以即使密封部件变形而沿轴向膨胀，也能够通过外径侧的轴向间隙吸收变形。
本发明的机械密封件的特征在于，所述固定侧密封环具有遍及轴向全长以相同直径形成的内周部，并且所述密封部件与所述内周部接触。
根据该特征，能够使机械密封件小型化，并且由于固定侧密封环的内周面遍及轴向全长以相同直径形成，所以即使是在使用SiC等难成型材料的情况下，成型也变得容易，能够实现质量的稳定、成本的降低。
附图说明
图1是示出实施例1的机械密封件的一例的纵剖视图；
图2是示出实施例2的机械密封件的一例的纵剖视图；
图3是示出实施例3的机械密封件的壳体的一例的纵剖视图，其中(3A)是安装密封部件前的壳体的纵剖视图，(3B)是嵌合密封部件并使爪弯折了的状态的壳体的纵剖视图；
图4是实施例1～3的变形例，其中(4A)是使用X型环作为密封部件，(4B)是使用U型环作为密封部件，(4C)是使用组合密封件作为密封部件。
具体实施方式
关于用于实施本发明的滑动部件的方式，一边参照附图一边进行详细说明。需要说明的是，以下说明的机械密封件为一例，不应被解释成限定于此，只要不脱离本发明的范围，可以基于本领域技术人员的知识，进行各种变更、修正、改进。
实施例1
对本发明的实施方式1的滑动部件，一边参照图1一边进行说明。
图1是示出机械密封件1的一例的纵剖视图，是对欲从滑动面S的外周朝向内周泄漏的被密封流体进行密封的形式的内装形式。机械密封件1由以下构成：旋转侧盒10，以能够与旋转轴2一体地旋转的状态设置；和，固定侧盒20，以非旋转状态固定于外壳3。旋转侧盒10具有：套筒12，固定于旋转轴2；和，旋转侧密封环11，在套筒12内以隔着静环套13能够与旋转轴2一体地旋转的状态设置。另一方面，固定侧盒20具有：壳体22，固定于外壳3；圆环状的固定侧密封环21，在壳体22内以非旋转状态且能够在轴向移动的状态设置；密封部件23，设于壳体22与固定侧密封环21之间；和，施力构件24，沿轴向对固定侧密封环21施力。通过旋转侧密封环11和固定侧密封环21彼此在滑动面S相对滑动，从而防止被密封流体从滑动面S的外周向泄漏侧流出。需要说明的是，旋转侧密封环11及固定侧密封环21的材质选自耐磨性优异的碳化硅(SiC)及自润滑性优异的碳等，例如可以两者均为SiC，或者任一方为SiC、另一方为碳的组合。以下，对旋转侧盒10、固定侧盒20的构成进行说明。
旋转侧盒10主要由固定于旋转轴2的套筒12、和与该套筒12一起旋转的静环套13及旋转侧密封环11构成。
如图1所示，套筒12是截面大致呈コ形的环状部件，并且由以下构成：内筒部12a，压入固定于旋转轴2；端部壁12b，从该内筒部12a的一端向径向外侧延伸设置；以及外筒部12c，从该端部壁12b的外径侧端部向内筒部12a侧的轴向延伸设置。套筒12的开口部12p以朝向固定侧盒20侧的方式被固定于旋转轴2。
如图1所示，旋转侧密封环11由截面大致为矩形的环状部件构成。在旋转侧密封环11的与固定侧密封环21相对的前表面侧设有滑动面S。需要说明的是，为了也能够应对旋转侧密封环11和固定侧密封环21的旋转中心严格上来说不一致的情况，使滑动面S的外径大、并且使内径小，从而形成有外径侧的密封部富余量及内径侧的密封部富余量，且形成得比在后说明的固定侧密封环21的滑动面S的径向宽度大。另外，在本实施例中，旋转侧密封环11的滑动面S的径向宽度形成得比固定侧密封环21的滑动面S的径向宽度大，但是本发明并不限定于此，当然在反过来的情况下也能够应用。进一步，如图1所示，在旋转侧密封环11的外周部形成有关于旋转轴2对称的切缺凹部11a，上述的套筒12与该切缺凹部11a卡合，从而旋转侧密封环11和套筒12一体地旋转。
进一步，如图1所示，静环套13是截面为L形的环状部件，由橡胶等弹性体构成。对于静环套13，在旋转侧密封环11与套筒12的内筒部12a之间被赋予合适的过盈量，从而能够确保密封性和固定力。
然后，旋转侧密封环11以滑动面S朝向套筒12的开口部12p的方式被收纳于套筒12的环状空间10a内，旋转侧密封环11的背面侧及内周侧经由静环套13而相对于套筒12固定，从而构成有旋转侧盒10。
接下来，对固定侧盒20进行说明。固定侧盒20主要由以下构成：壳体22，固定于外壳3；固定侧密封环21，收纳于该壳体22内；密封部件23，设于壳体22与固定侧密封环21之间；以及施力构件24，朝向旋转侧密封环11对固定侧密封环21施力。
固定侧密封环21由截面大致为矩形的环状部件构成，在与旋转侧密封环11相对的面形成有滑动面S。固定侧密封环21的滑动面S形成为沿轴向突出的环状部。固定侧密封环21的按压面21b由施力构件24从泄漏侧朝向旋转侧密封环11按压，从而赋予滑动面S规定的面压力。
收纳固定侧密封环21的壳体22是截面大致呈コ形的环状部件，并且以壳体22的开口部22p与旋转侧密封环11相对的方式固定于外壳3。外壳22主要由以下构成：外筒部22c，压入固定于外壳3；端部壁22b，从该外筒部22c的一端向径向内侧延伸设置；以及内筒部22a，从该端部壁22b的内径侧端部向外筒部22c侧的轴向延伸设置。另外，在内筒部22a的外周面形成有用于收纳密封部件23的保持部22d。保持部22d是由底部壁22e和从底部壁22e竖立设置的一对环状的壁部22f、22g构成的环状槽。另外，壁部22f、22g中的至少一方朝向径向外侧张开而倾斜。用于收纳密封部件23的保持部22d的宽度形成得比密封部件23的宽度大，保持部22d的深度被形成得比固定侧密封环21的内周面21a(本发明的内周部)与保持部22d的外径部之间的间隙、即与壁部22f、22g的外径部之间的间隙大。
被保持于保持部22d的密封部件23在固定侧密封环21的内周面21a和壳体22之间沿径向被压缩变形而紧密接触，由此对固定侧密封环21和壳体22之间进行密封。另外，关于密封部件23，由于其在轴向两侧的轴向移动被保持部22d的壁部22f及壁部22g限制，所以仅密封部件23的外径侧与固定侧密封环21的内周面21a接触。即使旋转侧密封环11相对于壳体22进行大幅度的相对移动，由于密封部件23和固定侧密封环21的内周面21a彼此仅在一处接触，所以固定侧密封环21也不会被密封部件23约束动作，而是能够追随于旋转侧密封环11的动作从而可靠地发挥密封性。另外，固定侧密封环21的按压面21b沿径向延长而成的面被设定成通过密封部件23，因此施力构件24能够以小的施加力高效地对固定侧密封环21的姿势进行修正。
另外，由于用于收纳密封部件23的保持部22d的宽度形成得比密封部件23的宽度大，所以密封部件23与保持部22d之间具有轴向间隙，能够吸收由密封部件23的变形而产生的轴向的膨胀。进一步，由于保持部22d的深度形成得比固定侧密封环21的内周面21a与保持部22d的外径部、即壁部22f、22g的外径部之间的间隙大，所以能够防止密封部件23从保持部22d脱出。
进一步，由于固定侧密封环21的内周面21a遍及轴向全长以相同直径形成，所以能够使机械密封件小型化。另外，由于固定侧密封环的内周面以相同直径形成，所以即使是在使用SiC等难成型材料的情况下，成型也变得容易，能够实现质量的稳定、成本的降低。
实施例2
对本发明的实施例2的滑动部件进行说明。图2示出了实施例2的滑动部件，其仅在固定侧密封环31的内周面31为锥面这一点与实施例1不同，其他的构成与实施例1相同。以下，将与实施例1相同的部件赋予相同的附图标记，并省略重复说明。
如图2所示，固定侧密封环31的内周面31a(本发明的内周部)为锥面。由于固定侧密封环31的内周面31a为锥状，所以相对于安装于壳体22的保持部22d中的密封部件23能够容易地进行嵌合，能够容易地将固定侧密封环31设置于规定位置。密封部件23在固定侧密封环31的内周面31a和壳体22之间沿径向被压缩变形而紧密接触，由此对固定侧密封环31和壳体22之间进行密封。另外，关于密封部件23，其在轴向两侧的轴向移动被保持部22d的壁部22f及壁部22g限制，并且仅密封部件23的外周侧与固定侧密封环31的内周面31a接触。由此，即使旋转侧密封环11相对于壳体22进行大幅度的相对移动，由于密封部件23和固定侧密封环31的内周面31a彼此仅在一处接触，所以固定侧密封环31也不会被密封部件23约束动作，而是能够追随于旋转侧密封环11的动作从而可靠地发挥密封性。
实施例3
对本发明的实施例3的滑动部件进行说明。图3示出了实施例3的滑动部件，其仅在收纳固定侧密封环21、31的壳体32的形状上与实施例1及实施例2不同，其他的构成与实施例1及实施例2相同。以下，将与实施例1相同的部件赋予相同的附图标记，并省略重复说明。
如图3的(3A)所示，收纳固定侧密封环21的壳体32是截面大致为コ形的环状部件，并以壳体32的开口部32p与旋转侧密封环11相对的方式固定于外壳3。壳体32主要由以下构成：外筒部32c，压入固定于外壳3；端部壁32b，从该外筒部32c的一端向径向内侧延伸设置；以及内筒部32a，从该端部壁32b的内径侧端部向外筒部32c侧的轴向延伸设置。另外，内筒部32a的开口部32p侧的端部沿周向形成有规定数量(在图3的实施例中为6个)的爪部32f。
如图3的(3B)所示，在内筒部32a的外周面安装密封部件23后，爪部32f以朝向径向的方式弯曲。由此，形成由底部壁32e、从底部壁32e竖立设置的环状的壁部32g、和爪部32f构成的保持部32d，在该保持部32d收纳有密封部件23。由于保持部32d是通过在内筒部32a的外周面安装密封部件23后使爪部32f弯曲而构成的，所以能够容易地将密封部件23安装于壳体32，且能够防止将密封部件23安装于壳体32时的损伤。
以上，通过附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体的构成并不限于这些实施例，在不脱离本发明要旨的范围内的变更、追加，也包含在本发明内。
例如，在上述实施例中，示出了旋转侧密封环11配置于套筒12内，且由静环套13进行密封的例子，但是并不限于此。例如，也可以不使用套筒12及静环套13，而是在旋转侧密封环11和旋转轴2之间设置密封部件进行密封。
在上述实施例中，使用了O型环作为密封部件23，但并不限定于此。例如，如图4所示，也可以代替O型环而使用(4A)的X型环33、(4B)的U型环43、或V型环(未图示)作为密封部件23。X型环33、U型环43、V型环与O型环相比能够减少滑动阻力，因此即使旋转侧密封环11及固定侧密封环21、31相对于壳体22、32进行相对移动，固定侧密封环21、31也不会被密封部件33、43约束移动，而是能够追随于旋转侧密封环11的动作从而可靠地发挥密封性。
另外，如图4的(4C)所示，也可以使用具有O型环53a、盖53b的组合密封件作为密封部件53。盖53b由PTFE等摩擦小的材料构成，因此能够减少固定侧密封环21、31和密封部件53之间的滑动阻力。由此，即使旋转侧密封环11及固定侧密封环21、31相对于壳体22、32进行相对移动，固定侧密封环21、31也不会被密封部件53约束动作，而是能够追随于旋转侧密封环11的动作从而可靠地发挥密封性。
进一步，固定侧密封环21、31通过烧结SiC等而构成，但也可以由不锈钢、SUJ2(高碳铬轴承钢)等金属材料构成。这些金属材料与SiC等烧结材料相比能够降低摩擦。由此，通过降低固定侧密封环21、31自身的摩擦并与密封部件23、33、43、53组合，能够进一步使固定侧密封环21、31追随于旋转侧密封环11的动作从而可靠地发挥密封性。
附图标记说明
1 机械密封件
2 旋转轴
3 外壳
10 旋转侧盒
11 旋转侧密封环
11a 切缺凹部
12 套筒
12a 内筒部
12b 端部壁
12c 外筒部
12p 开口部
13 静环套
20 固定侧盒
21 固定侧密封环
21a 固定侧密封环的内周面(内周部)
22 壳体
22a 内筒部
22b 端部壁
22c 外筒部
22d 保持部
22e 底部壁
22f 壁部
22g 壁部
22p 开口部
23 密封部件
24 施力构件
31 固定侧密封环
32 壳体
32f 爪部
33 密封部件
43 密封部件
53 密封部件
S 滑动面

Claims (7)

1.一种机械密封件，通过安装于轴的旋转侧密封环和安装于外壳的固定侧密封环彼此滑动，从而对所述外壳与所述轴之间进行密封，所述机械密封件的特征在于，具有：
壳体，安装于所述外壳并收纳所述固定侧密封环；和
密封部件，配置于所述壳体与所述固定侧密封环之间，
所述壳体具有保持部，所述保持部限制所述密封部件的向轴向两侧的移动。
2.根据权利要求1所述的机械密封件，其特征在于，
所述保持部与所述密封部件之间还具有轴向间隙。
3.根据权利要求1或2所述的机械密封件，其特征在于，
所述保持部由环状槽构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的机械密封件，其特征在于，
所述保持部的深度比所述固定侧密封环与所述壳体之间的间隙大。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的机械密封件，其特征在于，
所述保持部的截面形状为内径侧窄且外径侧宽的梯形形状。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的机械密封件，其特征在于，
所述固定侧密封环具有遍及轴向全长以相同直径形成的内周部，并且，
所述密封部件与所述内周部接触。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的机械密封件，其特征在于，
所述固定侧密封环具有锥状的内周部，并且
所述密封部件与所述内周部接触。
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