CN111201391A

CN111201391A - 密封装置

Info

Publication number: CN111201391A
Application number: CN201880065477.4A
Authority: CN
Inventors: 江口信行
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-05-26
Also published as: US20200300364A1; KR20200047700A; DE112018004545T5; JPWO2019073808A1; WO2019073808A1

Abstract

本发明提供一种密封装置，能够长期维持密封性并实现滑动阻力增加的抑制。所述密封装置，其特征在于，在板簧(200)上，沿周向隔开间隔而设置多个如下所述的突起(210)，即，在随着轴(600)被插入壳体(700)的轴孔，以密封部件(100)的径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形，并且以板簧(200)的径向内侧沿密封部件(100)弯曲的方式变形的过程中，突起(210)嵌入密封部件(100)。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及包括聚四氟乙烯制的密封部件的密封装置。

背景技术

以对环境管制的对应等为背景，对于在EGR等废气系统中为了密封相对旋转的轴与壳体之间的环状空隙而使用的密封装置，要求进一步的密封性的稳定化。因此，本申请人提出如下所述有关密封装置的技术，即，所述密封装置使用耐热性优异且滑动磨损少的聚四氟乙烯(PTFE)制的密封部件，并且因该密封部件的经时的蠕变现象引起的永久应变对策而使用板簧(参照专利文献1)。参照图8～图10，对现有例的密封装置进行说明。

图8是现有例的密封装置的示意剖视图。图9和图10是现有例的密封结构的示意剖视图。另外，图9表示初始状态，图10表示长期使用后的状态。此外，在图8～图10中，仅示出剖面而省略进深线。

该现有例的密封装置800由金属环830、PTFE制的密封部件810、板簧820、固定在金属环830的内周面侧的金属制的固定环840构成。密封部件810和板簧820通过固定环840固定在金属环830上。并且，密封部件810按以下方式构成，即，以在径向外侧固定于金属环830，径向内侧朝向密封对象流体侧(高压侧(H))弯曲的方式变形的状态下，可滑动地密合在轴600的外周面上。此外，板簧820按以下方式构成，即，以径向外侧固定于金属环830，径向内侧沿密封部件810弯曲的方式变形，将密封部件810的径向内侧的端部附近朝向轴600的外周面按压。

根据按上述方式构成的密封装置800，由于设置有板簧820，即使在密封部件810上产生永久应变，也能维持密封部件810的径向内侧的端部附近与轴600的外周面密合的状态。因此，长期保持密封性。

然而，密封部件810在高温环境下长期受到密封对象流体的压力。因此，蠕变现象随时间而严峻，密封部件810中的平面状的部分和圆柱状的部分之间的弯曲部分朝密封对象流体侧的相反侧(低压侧(L))突出而变形(参照图10)。由此，密封部件810与轴600的滑动面积逐渐增加。另外，图9表示初始状态，图10表示长期使用后的状态。在初始状态下，密封部件810与轴600的滑动部分的范围为S1，而在长期使用后，密封部件810与轴600的滑动部分的范围变为S2(＞S1)。

如上所述，在现有例的密封装置800的情况下，通过设置板簧820，虽然长期保持密封性，但是密封部件810与轴600的滑动面积随时间增加。由此，滑动阻力增加，扭矩增加。

专利文献1:日本特开2015-203491号公报

发明内容

本发明的目在于提供一种密封装置，能够长期保持密封性并实现滑动阻力增加的抑制。

本发明为了解决上述课题而采用了以下方案。

即，本发明的密封装置，其为对相对旋转的轴与壳体之间的环状空隙进行密封的密封装置，其特征在于，

包括：

金属环，被固定于所述壳体上设置的轴孔中；

密封部件，由板状且环状的聚四氟乙烯制的部件构成，在以径向外侧被固定于所述金属环、径向内侧朝向密封对象流体被密封的密封对象流体侧弯曲的方式变形的状态下，可滑动地密合在所述轴的外周面；以及

板簧，由板状且环状的金属部件构成，以径向外侧被固定于所述金属环，径向内侧沿所述密封部件弯曲的方式变形，将该密封部件的径向内侧朝向所述轴的外周面按压，

其中，在所述板簧上沿周向隔开间隔而设置多个如下所述的突起，在随着所述轴被插入所述轴孔，以所述密封部件的径向内侧朝向所述密封对象流体侧弯曲的方式变形，并且以所述板簧的径向内侧沿所述密封部件弯曲的方式变形的过程中，所述突起嵌入所述密封部件。

在本发明中，“密封对象流体侧”是指如上所述密封对象流体被密封的一侧。即，即使实际上密封对象流体没有被密封的状态，用于密封对象流体被密封的一侧，也是“密封对象流体侧”。

在本发明的密封装置中，采用包括以下的密封部件的结构。即，本发明的密封部件由板状且环状的聚四氟乙烯制的部件构成，在以径向外侧被固定于金属环、径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形的状态下，可滑动地密合在轴的外周面的方式构成。由此，与使用橡胶状弹性体制的密封部件的情况相比，耐热性等优异，且能够减少滑动磨损。并且，本发明的密封装置具备将密封部件的径向内侧朝向轴的外周面按压的板簧，因此即使密封部件本身产生永久应变，也能够长期维持稳定的密封性。

此外，在本发明的密封装置中，在板簧上，沿周向隔开间隔而设置多个嵌入密封部件的突起。由此，在多个突起嵌入的部分，抑制密封部件相对于板簧移动。由此，即使密封部件受到密封对象流体的压力，也能抑制以向密封对象流体侧的相反侧突出的方式变形。因此，能够抑制密封部件与轴的滑动面积增加。

并且，突起以如下方式构成：在随着轴被插入轴孔，以密封部件的径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形，并且以板簧的径向内侧沿密封部件弯曲的方式变形的过程中，嵌入密封部件。由此，密封部件和板簧合理地变形，因此抑制任意一方产生扭曲，抑制嵌入的突起脱落。

优选所述突起嵌入所述密封部件之中可滑动地密合在所述轴的外周面的部分的背面的位置。

由此，能够使突起更可靠地嵌入密封部件。

优选所述突起朝向径向内侧且所述密封对象流体侧延伸。

由此，即使密封部件受到密封对象流体的压力，也能更可靠地抑制嵌入密封部件的突起脱落。

另外，上述各结构，能够尽可能地组合采用。

如以上说明的，根据本发明，能够长期保持密封性，并实现滑动阻力增加的抑制。

附图说明

图1是本发明的实施例的密封装置的主视图。

图2是本发明的实施例的密封装置的后视图。

图3是本发明的实施例的板簧的后视图。

图4是本发明的实施例的板簧的示意剖视图。

图5是本发明的实施例的密封装置的示意剖视图。

图6是本发明的实施例的密封结构的示意剖视图。

图7是将本发明的实施例的密封装置的一部分剖开的立体图。

图8是现有例的密封装置的示意剖视图。

图9是现有例的密封结构的示意剖视图。

图10是现有例的密封结构的示意剖视图。

具体实施方式

以下参照附图，基于实施例，对用于实施本发明的方式进行示例性详细说明。其中，本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，不表示本发明的范围仅限于此。

(实施例)

参照图1～图7，说明本发明的实施例的密封装置。本实施例的密封装置10，例如在EGR等废气系统中用于密封相对旋转的轴600与壳体700之间的环状空隙。因此，密封装置10在高温环境下使用。这里，在以下的说明中，“密封对象流体侧”是指密封对象流体被密封的一侧。即，即使实际上密封对象流体没有被密封的状态，用于密封对象流体被密封的一侧，也是“密封对象流体侧”。另外，密封对象流体侧，与其相反侧相比而成为高压。因此，在以下的说明中，适当地将密封对象流体侧称为高压侧(H)，将其相反侧称为低压侧(L)。

<密封装置>

对本实施例的密封装置10的结构进行说明。图1是本发明的实施例的密封装置的主视图。图2是本发明的实施例的密封装置的后视图。图3是本发明的实施例的板簧的后视图。图4是本发明的实施例的板簧的示意剖面图，是图3中的BB剖面图。图5是本发明的实施例的密封装置的示意剖面图，是图2中的AA剖面图。图6是本发明的实施例的密封结构的示意剖面图。另外，在图5及图6中，仅示出切断面，省略进深线。图7是将本发明的实施例的密封装置的一部分剖开的立体图。另外，图7是示意性地示出在本发明的实施例的密封结构中，从斜向观察切断了密封装置的断面附近的情况的图，省略轴及壳体而示出。

本实施例的密封装置10由金属环300、密封部件100、板簧200、固定在金属环300的内周面侧的金属制的固定环400构成。金属环300包括圆筒部310、从圆筒部310的一端侧朝向径向内侧延伸的内向凸缘部320、通过在圆筒部310的另一端侧朝向径向内侧弯曲而形成的铆接部330。圆筒部310以与设置于壳体700的轴孔的内周面密合的状态被嵌合。由此，即使是壳体700由铸件(例如，铝制的铸件)构成的情况，也能够在金属环300的外周面与壳体700的轴孔的内周面之间得到足够的密封性。即，即使壳体700的轴孔的内周面存在多个像气孔(铸巢)那样的微小的凹部，也能够发挥密封性。另外，在密封结构中，上述的“一端侧”相当于“低压侧(L)”，上述的“另一端侧”相当于“高压侧(H)”。

密封部件100由板状且环状聚四氟乙烯(PTFE)制的部件构成。PTFE具有耐热性、耐压性及耐药品性优异，且滑动磨损少的特性。此外，本实施例的密封部件100以如下方式构成：在以径向外侧固定于金属环300、径向内侧朝向高压侧(H)弯曲的方式变形的状态下，可滑动地密合在轴600的外周面上。

板簧200由板状且环状的金属部件构成。此外，板簧200以如下方式构成：以径向外侧固定于金属环300、径向内侧沿密封部件100弯曲的方式变形，将密封部件100的径向内侧朝向轴600的外周面按压。此外，在该板簧200上，从内周面侧的端部朝向外周面侧的端部延伸的内周面侧狭缝220沿周向隔开间隔而设有多个。而且，在板簧200上，沿周向隔开间隔而设有多个从外周面侧的端部朝向内周面侧的端部延伸的外周面侧狭缝230。并且，内周面侧狭缝220和外周面侧狭缝230沿周向交替设置。此外，在本实施例的板簧200中，沿周向隔开间隔而设置有多个嵌入至密封部件100的突起210。

固定环400由固定在金属环300的内周面侧的圆筒部410、从圆筒部410的一端侧朝向径向内侧延伸的内向凸缘部420构成。并且，在密封部件100、板簧200和固定环400配置于金属环300的内周面侧的状态下，金属环300的另一端侧的端部朝向径向内侧折弯而形成铆接部330，以抵接固定环400的端部。由此，密封部件100的径向外侧的端部和板簧200的径向外侧的端部在内向凸缘部320与固定环400之间被压缩，由此被固定至金属环300。

<密封装置的安装方法及使用时的状态>

特别参照图5～图7，说明本实施例的密封装置10的安装方法及密封结构。如上所述构成的密封装置10插入到设置在壳体700的轴孔内，并嵌合到该轴孔内。此时，密封装置10的金属环300的圆筒部310的外周面成为密合在轴孔的内周面的状态。然后，轴600从图6中左侧(使用时的低压侧(L))插入到右侧(使用时的高压侧(H))。由此，密封部件100及板簧200的径向内侧的端部被轴600按压。因此，该密封部件100及板簧200按照径向内侧比在内向凸缘部320与固定环400之间被压缩的位置更朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形。由此，密封部件100的弯曲部分的前端附近的内周面成为密合在轴600的外周面的状态。此外，板簧200的弯曲部分的前端附近的内周面成为密合在密封部件100的弯曲部分的前端附近的外周面的状态。并且，通过板簧200的弹性复原力，通过板簧200的前端附近的部分，密封部件100的弯曲部分的前端附近被朝向轴600的外周面按压。

<板簧的突起>

更详细地说明板200上设置的突起210。在密封装置10被组装好的状态(插入轴600之前的状态)下，突起210以不嵌入密封部件100的方式构成。即，在该状态下，突起210的前端虽触碰密封部件100，但是板簧200的径向内侧的部分成为稍微挠曲的状态，板簧200的弹力被调整成避免突起210嵌入密封部件100(参照图5)。

然后，突起210按照如下方式构成：在随着轴600被插入壳体700的轴孔，以密封部件100的径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形，且板簧200的径向内侧沿密封部件100弯曲变形的过程中，嵌入至密封部件100。

即，当随着轴600的插入，密封部件100的径向内侧变形，且板簧200的径向内侧变形时，密封部件100的径向内侧的部分成为夹在轴600与板簧200之间的状态。因此，与插入轴600之前的状态相比，设置在板簧200上的突起210的对于密封部件100的按压力变大。由此，突起210以嵌入密封部件100的方式构成。

这里，突起210按照如下方式构成：嵌入到密封部件100中可滑动地密合在轴600的外周面上的部位的背面的位置。此外，突起210按照如下方式构成：朝向径向内侧且密封对象流体侧延伸(参照图5)。

<本实施例的密封装置的优点>

在本实施例的密封装置10中，采用包括以下这样的密封部件100的结构。即，该密封部件100按以下方式构成，即，由板状且环状的PTFE制的部件构成，在径向外侧固定于金属环300、径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形的状态下，可滑动地密合在轴600的外周面。由此，与使用橡胶状弹性体制的密封部件的情况相比，耐热性等优异，且能够减少滑动磨损。并且，密封装置10包括将密封部件100的径向内侧朝向轴600的外周面按压的板簧200，因此即使密封部件100本身产生永久应变，也能够长期维持稳定的密封性。

此外，在本实施例的板簧200中，沿周向隔开间隔设置有多个嵌入密封部件100的突起210。由此，在多个突起210嵌入的部分，抑制密封部件100相对于板簧200移动。由此，即使受到密封对象流体的压力，也能抑制密封部件100向低压侧(L)突出而变形。即，在仅仅通过板簧将密封部件向轴的外周面按压的情况下，密封部件在高温环境下持续受到密封对象流体的压力，从而由于蠕变现象，以朝向低压侧突出的方式逐渐变形。此时，在板簧对密封部件的按压部分，密封部件相对于板簧向低压侧(L)逐渐滑动。

与此相对，在本实施例的密封装置10的情况下，如上所述，在多个突起210嵌入的部分，抑制密封部件100相对于板簧200移动。因此，抑制密封部件100以向低压侧(L)突出的方式变形。由此，能够抑制密封部件100与轴600的滑动面积增加。因此，能够抑制密封部件100与轴600的滑动阻力增加。

此外，突起210按照如下方式构成：在随着轴600被插入轴孔，以密封部件100的径向内侧朝向密封对象流体侧弯曲的方式变形，且以板簧200的径向内侧沿密封部件100弯曲的方式变形的过程中，嵌入至密封部件100。由此，密封部件100和板簧200合理地变形，所以抑制任意一方产生扭曲，抑制嵌入的突起210脱落。

即，密封部件100和板簧200的变形时的弯曲度不同。因此，假设，在变形前的状态下，使突起210嵌入密封部件100的情况，在密封部件100和板簧200变形的过程中，任一方发生扭曲，嵌入的突起210容易脱落。与此相对，在本实施例中，由于在该密封部件100和板簧200变形的过程中，突起210嵌入密封部件100，所以能够抑制任意一方产生扭曲。

此外，本实施例的突起210按照如下方式构成：嵌入至密封部件100中可滑动地密合在轴600的外周面的部位的背面的位置。由此，由于密封部件100被突起210和轴600直接从两侧夹持，所以能够更可靠地使突起210嵌入到密封部件100。

进而，本实施例的突起210以朝向径向内侧且密封对象流体侧延伸的方式构成。由此，即使密封部件100受到密封对象流体的压力，也能够更可靠地抑制嵌入到密封部件100中的突起210脱落。

(其他)

关于在板簧200中设置突起210的位置，不限于在上述实施例中示出的情况。

符号说明

10密封装置

100密封部件

200板簧

210突起

220内周面侧狭缝

230外周面侧狭缝

300金属环

310圆筒部

320内向凸缘部

330铆接部

400固定环

410圆筒部

420内向凸缘部

600轴

700壳体

Claims

1.一种密封装置，其为在对相对旋转的轴与壳体之间的环状空隙进行密封的密封装置，其特征在于，

包括：

金属环，被固定于所述壳体上设置的轴孔中；

板簧，由板状且环状的金属部件构成，以径向外侧被固定于所述金属环、径向内侧沿所述密封部件弯曲的方式变形，将该密封部件的径向内侧朝向所述轴的外周面按压，

其中，在所述板簧上，沿周向隔开间隔而设置多个以下所述的突起，即，在随着所述轴被插入所述轴孔，以所述密封部件的径向内侧朝向所述密封对象流体侧弯曲的方式变形，并且以所述板簧的径向内侧沿所述密封部件弯曲的方式变形的过程中，所述突起嵌入所述密封部件。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述突起嵌入所述密封部件之中可滑动地密合在所述轴的外周面的部分的背面的位置。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，

所述突起朝向径向内侧且所述密封对象流体侧延伸。