CN111699335B - 机械密封件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种不损坏密封性能而能够缩短轴向尺寸的机械密封件。该机械密封件具备：旋转侧密封环(11)；固定侧密封环(21)，设置于壳体(22)内，且与旋转侧密封环(11)进行滑动；施力部件(24)，对固定侧密封环(21)向旋转侧密封环(11)施力；及卡合机构(25)，限制壳体(22)与固定侧密封环(21)之间的旋转方向上的相对移动，施力部件(24)配设于比固定侧密封环(21)更靠径向外侧的位置。

Description

机械密封件

技术领域

本发明涉及一种以密封状态安装于轴的旋转侧密封环与以密封状态安装于机壳的固定侧密封环彼此进行滑动而密封机壳与轴之间的机械密封件。

背景技术

以往，有以密封状态安装于旋转侧的接合环与以密封状态安装于机壳的密封环彼此进行滑动而密封机壳与旋转侧之间的机械密封件，该机械密封件具备固定于机壳并且容纳密封环的环状壳体、对密封环向接合环侧按压的弹簧及限制环状壳体与密封环之间的周向的相对移动的卡合环。（例如，参考专利文献1）。

并且，有以密封状态安装于轴的旋转用密封环与安装于密封机壳的固定用密封环彼此进行滑动而密封密封机壳与轴之间的机械密封件装置，该机械密封件装置具备固定于密封机壳并且容纳固定用密封环的滤筒、配设于固定用密封环与滤筒之间的橡胶制的波纹管及向旋转用密封环侧按压固定用密封环的弹簧（例如，参考专利文献2）。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平2-5654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

发明要解决的技术课题

专利文献1的机械密封件中，密封环及向接合环侧按压该密封环的弹簧沿轴向排列配置，因此会导致机械密封件的总长度变长。因此，当适用于马达等设备的轴封部时，与以往密封中使用的油封相比，会导致设备的轴向长度变长，从而有时会导致在严格限制轴向尺寸的设备中难以适用机械密封件。

并且，专利文献2的机械密封件中，通过对橡胶制的波纹管设置规定的长度来提高挠性，固定用密封环追随旋转用密封环的动作而能够提高密封性。然而，由于波纹管的轴向长度长，因此会导致机械密封件装置的轴向尺寸变大，从而有时会导致在严格限制轴向尺寸的设备中难以适用机械密封件。

本发明是关注这种问题点而完成的，其目的在于提供一种不损坏密封性能而能够缩短轴向尺寸的机械密封件。

用于解决技术课题的手段

为了解决所述问题，本发明的机械密封件具备：

旋转侧密封环；

固定侧密封环，设置于壳体内，且与所述旋转侧密封环进行滑动；

施力部件，对所述固定侧密封环向所述旋转侧密封环施力；及

卡合机构，限制所述壳体与所述固定侧密封环之间的旋转方向上的相对移动，所述机械密封件的特征在于，

所述施力部件配设于比所述固定侧密封环更靠径向外侧的位置。

根据该特征，通过利用径向空间而将施力部件配置于比固定侧密封环更靠径向外侧的位置，能够缩短机械密封件的轴向尺寸。

本发明的机械密封件的特征在于，

所述卡合机构具备限制该卡合机构与所述固定侧密封环之间的旋转方向上的相对移动的内侧卡合部及在比所述内侧卡合部更靠外径侧限制所述卡合机构与所述壳体之间的旋转方向上的相对移动的外侧卡合部。

根据该特征，沿径向分开配置限制固定侧密封环与卡合机构之间的旋转方向上的相对移动的内侧卡合部及限制壳体与卡合机构之间的旋转方向上的相对移动的外侧卡合部，因此固定侧密封环及施力部件的配置的自由度增加，从而能够缩短机械密封件的轴向尺寸。

本发明的机械密封件的特征在于，

所述固定侧密封环配设于比所述内侧卡合部更靠内径侧的位置，所述施力部件配设于比所述内侧卡合部更靠外径侧的位置。

根据该特征，能够沿径向分开配置施力部件及固定侧密封环，因此能够缩短机械密封件的轴向尺寸。

本发明的机械密封件的特征在于，

所述卡合机构具备在比所述内侧卡合部更靠内径侧与所述固定侧密封环的端面抵接的第1抵接部、在比所述内侧卡合部更靠外径侧与所述施力部件抵接的第2抵接部及在所述第1抵接部与所述第2抵接部之间覆盖所述固定侧密封环的外周部的周壁部。

根据该特征，卡合机构具备在比内侧卡合部更靠内径侧与固定侧密封环的端面抵接的第1抵接部及在比内侧卡合部更靠外径侧与施力部件抵接的第2抵接部，因此能够沿径向分开配置固定侧密封环及施力部件，从而能够缩短机械密封件的轴向尺寸，并且通过在第1抵接部与第2抵接部之间设置周壁部，能够加大卡合机构的截面惯性矩，因此减少卡合机构的挠曲而将施力部件的作用力可靠地传递至固定侧密封环，从而能够可靠地进行密封。

附图说明

图1是表示实施例1中的机械密封件的一例的纵剖视图。图1的上半部分的剖面表示不通过卡合机构的内侧卡合部及外侧卡合部的剖面，下半部分表示通过卡合机构的内侧卡合部及外侧卡合部的剖面。

图2是表示实施例2中的机械密封件的一例的纵剖视图。图2的上半部分的剖面表示不通过卡合机构的内侧卡合部的剖面，下半部分表示通过卡合机构的内侧卡合部及外侧卡合部的剖面。

具体实施方式

参考附图对用于实施本发明所涉及的机械密封件的方式进行详细说明。另外，以下说明的机械密封件为一例，并不以此限定解释，在不脱离本发明的范围内，根据本领域的技术人员的知识，能够加以各种变更、修正、改良。

实施例1

参考图1对本发明的实施例1所涉及的机械密封件1进行说明。

机械密封件1为密封欲从滑动面S的外侧（被密封流体侧）朝向内侧（泄漏侧）泄漏的被密封流体的形式的内侧形式。机械密封件1由以能够与旋转轴6一体地旋转的状态设置的旋转侧滤筒10及以非旋转状态固定于机壳5的固定侧滤筒20构成。

旋转侧滤筒10主要由固定于旋转轴6的套筒12及经由静环套13固定于套筒12内且与旋转轴6一体地旋转的旋转侧密封环11构成。

另一方面，固定侧滤筒20主要由固定于机壳5的壳体22、在壳体22内以非旋转状态且以能够轴向移动的状态设置的环状的固定侧密封环21、设置于壳体22与固定侧密封环21之间的密封部件23、对固定侧密封环21向轴向施力的施力部件24及限制壳体22与固定侧密封环21之间的旋转方向上的相对移动的卡合机构25构成。

机械密封件1通过旋转侧密封环11与固定侧密封环21在滑动面S上彼此相对滑动，防止被密封流体从滑动面S的外侧向内侧流出。另外，旋转侧密封环11及固定侧密封环21的材质从耐磨性优异的碳化硅（SiC）及自润滑性优异的碳等选定，但例如两者可以是SiC或其中任一个为SiC而另一个为碳的组合。以下，对构成旋转侧滤筒10、固定侧滤筒20的部件进行说明。

参考图1，首先对旋转侧滤筒10的各结构进行说明。套筒12为呈剖面碗状的环状部件，且由压入固定于旋转轴6的内筒部12a、从该内筒部12a的一端沿径向外侧延伸设置的壁部12b及从该壁部12b的外径侧端部沿内筒部12a延伸的方向延伸设置的外筒部12c构成。套筒12的开口部12p以朝向固定侧滤筒20侧的方式固定于旋转轴6。

如图1所示，旋转侧密封环11由剖面大致矩形的环状部件构成。在旋转侧密封环11的前表面侧设置有与固定侧密封环21对置滑动的滑动面S。另外，以即使在旋转侧密封环11与固定侧密封环21的旋转中心并不严格一致的情况下也能够应对的方式，加大滑动面S的外径且缩小内径，以形成外径侧的密封部裕度及内径侧的密封部裕度，并且形成为大于后述的固定侧密封环21的滑动面S的径向宽度。并且，在本实施例中，旋转侧密封环11的滑动面S的径向宽度形成为大于固定侧密封环21的滑动面S的径向宽度，但本发明并不限定于此，当然也能够适用于相反的情况。

如图1所示，静环套13为剖面L字型的环状部件，且由橡胶等弹性体构成。静环套13在旋转侧密封环11的外周部与套筒12的外筒部12c之间赋予适当的过盈量，确保旋转侧密封环11与套筒12之间的密封性及固定力。并且，对旋转侧密封环11的滑动面S及固定侧密封环21的滑动面S中的至少一面实施表面纹理，减少伴随旋转侧密封环11与固定侧密封环21之间的滑动的摩擦、磨损，并提高密封性。由此，旋转侧密封环11及套筒12无需使用卡合等机械止转件，而仅通过基于配设于旋转侧密封环11与套筒12之间的静环套13所产生的面压的摩擦固定力便能够限制旋转方向的移动，因此能够简化结构，并且能够减少轴向尺寸。

而且，旋转侧密封环11以滑动面S朝向套筒12的开口部12p的方式容纳于套筒12的环状空间内，通过静环套13对套筒12密封、固定旋转侧密封环11的背面侧及外周侧，以构成旋转侧滤筒10。

接着，根据图1对构成固定侧滤筒20的壳体22、固定侧密封环21、密封部件23、施力部件24及卡合机构25进行说明。

固定侧密封环21由剖面大致矩形的环状部件构成，且具有与旋转侧密封环11对置滑动的滑动面S。固定侧密封环21的滑动面S形成于向轴向突出的环状部。固定侧密封环21从泄漏侧朝向旋转侧密封环11被施力部件24按压，由此以对滑动面S赋予了规定面压的状态与旋转侧密封环11进行相对滑动。

卡合机构25具有将施力部件24的作用力传递至固定侧密封环21的作用、限制固定侧密封环21的旋转方向的移动的作用及以使施力部件24不脱落的方式保持的作用。配置于固定侧密封环21与施力部件24之间的卡合机构25具有与固定侧密封环21的滑动面S的相反的一侧端面抵接的第1抵接部25a、与配置于比固定侧密封环21更靠外径侧的位置的施力部件24抵接的第2抵接部25c及与第1抵接部25a的外径侧端部和第2抵接部25c的内径侧端部连接且覆盖固定侧密封环21的外周部的周壁部25b。并且，在周壁部25b的一部分沿周向分开形成有多个凹部25d（本发明所涉及的内侧卡合部），凹部25d与形成于固定侧密封环21的外周部的槽部21b卡合而限制固定侧密封环21的旋转方向上的相对移动。而且，在卡合机构25的第2抵接部25c的外周部沿周向分开形成有多个槽部25e（本发明所涉及的外侧卡合部），槽部25e与后述的接合器27的舌部27d卡合而限制卡合机构25与壳体22之间的旋转方向上的相对移动。

壳体22由固定侧密封环21、容纳卡合机构25等的支架26及嵌合于该支架26的外筒部26c的接合器27构成。支架26为碗状的部件，且主要由经由接合器27压入固定于机壳5的外筒部26c、从该外筒部26c的一端沿径向内侧延伸设置的底部26b及从该底部26b的内径侧端部沿外筒部26c的延伸方向延伸设置的内筒部26a构成。并且，在内筒部26a的外周面配设有密封部件23并且密封固定侧密封环21与支架26之间。

接合器27主要由与机壳5抵接的凸缘部27c、从凸缘部27c的内径侧端部沿轴向延伸设置且与支架26的外筒部26c外嵌合的外筒部27b及从外筒部27b的端部沿径向内侧延伸设置的壁部27a构成。而且，在壁部27a沿周向分开配设有朝向凸缘部27c延伸设置的多个舌部27d，舌部27d与卡合机构25的槽部25e卡合而限制卡合机构25与壳体22之间的旋转方向上的相对移动。

施力部件24配设于卡合机构25的第2抵接部25c与壳体22的底部26b之间，并且经由卡合机构25的第1抵接部25a向旋转侧密封环11侧按压隔着卡合机构25配置于壳体22的开口部22p侧的固定侧密封环21，对滑动面S赋予规定的压力。施力部件24使用螺旋波浪形弹簧、螺旋弹簧等。

密封部件23配设于支架26的内筒部26a的外周面与固定侧密封环21的内周面21a之间，并且密封固定侧密封环21与支架26之间。密封部件23除了O型环以外，只要能够发挥密封功能，则也可以是形成为剖面形状具有矩形状、X状等的环状的橡胶等弹性部件。

在支架26的底部26b与卡合机构25之间配置施力部件24，隔着卡合机构25在壳体22的开口部22p侧配置通过密封部件23密封的固定侧密封环21，接合器27嵌合于该支架26的外筒部26c，以构成固定侧滤筒20。并且，接合器27的壁部27a作为沿轴向被施力部件24按压的卡合机构25的防脱落件而发挥功能，接合器27的舌部27d与卡合机构25的槽部25e卡合而限制卡合机构25与壳体22之间的旋转方向上的相对移动，卡合机构25的凹部25d与固定侧密封环21的槽部21b卡合而限制固定侧密封环21的旋转方向上的相对移动。

具有以上结构的机械密封件1发挥以下效果。

即使在轴向尺寸上没有富余的情况下，通过利用径向空间而将施力部件24配置于比固定侧密封环21的最外周部更靠径向外侧的位置，也能够缩短机械密封件1的轴向尺寸。

沿径向分开配置限制固定侧密封环21与卡合机构25之间的相对移动的凹部25d（内侧卡合部）和限制壳体22与卡合机构25之间的旋转方向上的相对移动的槽部25e（外侧卡合部），因此固定侧密封环21的止转件的配置及施力部件24的配置的自由度增加，从而能够缩短机械密封件1的轴向尺寸。

卡合机构25通过沿径向分开配设在比凹部25d（内侧卡合部）更靠内径侧与固定侧密封环21的端面抵接的第1抵接部25a及在比凹部25d（内侧卡合部）更靠外径侧与施力部件24抵接的第2抵接部25c，能够沿径向分开配设固定侧密封环21及对该固定侧密封环21沿轴向施力的施力部件24，从而能够缩短机械密封件1的轴向尺寸。

卡合机构25主要由在比凹部25d（内侧卡合部）更靠内径侧与固定侧密封环21的端面抵接的第1抵接部25a、在比凹部25d（内侧卡合部）更靠外径侧与施力部件24抵接的第2抵接部25c及与第1抵接部25a的外径侧端部和第2抵接部25c的内径侧端部连接并且覆盖固定侧密封环21的外周部的周壁部25b构成，因此能够加大卡合机构25的截面惯性矩。由此，按压固定侧密封环21的端面的第1抵接部25a及被施力部件24按压的第2抵接部25c沿径向分开，由此即便产生力矩，也能够将卡合机构25的挠曲抑制为较小，能够将施力部件24的作用力可靠地传递至固定侧密封环21，从而能够可靠地进行密封。

卡合机构25具备与固定侧密封环21的滑动面S的相反的一侧端面抵接的第1抵接部25a、与施力部件24抵接的第2抵接部25c及在第1抵接部25a与第2抵接部25c之间覆盖固定侧密封环21的外周部的周壁部25b，由此能够沿径向分开配置配置于壳体22的底部26b与卡合机构25的第2抵接部25c之间的施力部件24及隔着卡合机构25配置于壳体22的开口部22p侧的固定侧密封环21，因此能够缩短机械密封件1的轴向尺寸。

实施例2

接着，参考图2对实施例2所涉及的机械密封件2进行说明。实施例2的机械密封件2的旋转侧滤筒10与实施例1相同，但固定侧滤筒30与实施例1不同。具体而言，在实施例1中，容纳密封部件23、固定侧密封环21、施力部件24及卡合机构25的壳体22由支架26及接合器27这两个部件构成，但实施例2因不使用接合器而在构成壳体28的点上不同。另外，对与所述实施例所示的构成部分相同的构成部分标注相同的符号并省略重复说明。

容纳固定侧密封环21的壳体28为碗状的部件，且主要由压入固定于机壳5的外筒部28c、从该外筒部28c的一端沿径向内侧延伸设置的底部28b及从该底部28b的内径侧端部沿外筒部28c的延伸方向延伸设置的内筒部28a构成。并且，在内筒部28a的外周面配设有密封部件23并且密封固定侧密封环21与壳体28之间。

在壳体28的内部沿周向分开设置有多个爪部29，该爪部29与卡合机构25的槽部25e卡合而限制卡合机构25与壳体28之间的旋转方向上的相对移动。

并且，限制卡合机构25与固定侧密封环21之间的旋转方向上的相对移动的结构与实施例1相同。即，在卡合机构25的周壁部25b的一部分沿周向分开形成有多个凹部25d（本发明所涉及的内侧卡合部），该凹部25d与形成于固定侧密封环21的外周部的槽部21b卡合而限制固定侧密封环21的旋转方向上的相对移动。

在壳体28的底部28b与卡合机构25的第2抵接部25c之间配置施力部件24，隔着卡合机构25在壳体28的开口部28p侧配置通过密封部件23密封的固定侧密封环21，遍及整周使该壳体28的外周端部28d向内径侧折弯，进行卡合机构25的轴向的防脱落，以构成固定侧滤筒30。

实施例2的机械密封件2除了实施例1的机械密封件1发挥的效果以外，还发挥以下效果。

机械密封件2的壳体28形成于具有相同尺寸的圆筒面，因此能够从右方向或左方向对机壳5插入组装固定侧滤筒30，因此提高制造上的自由度。

机械密封件2不使用如实施例1的机械密封件1的接合器27，因此能够减少部件件数，从而能够缩短轴向尺寸。

以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体结构并不限于这些实施例，即便存在不脱离本发明的要旨的范围内的变更及追加，也包含于本发明。

例如，在所述实施例中，旋转侧密封环11及套筒12不使用卡合等机械止转件，而仅通过基于旋转侧密封环11及套筒12的内筒部12a的过盈量的摩擦固定力来限制旋转方向的移动，但并不限定于此。例如，也可以将旋转侧密封环11的外周面及套筒12的内周面形成为能够彼此嵌合的多角形来构成止转件。

符号说明

1-机械密封件，2-机械密封件，5-机壳，6-旋转轴，10-旋转侧滤筒，11-旋转侧密封环，12-套筒，13-静环套，20-固定侧滤筒，21-固定侧密封环，22-壳体，23-密封部件，24-施力部件，25-卡合机构，25a-第1抵接部，25b-周壁部，25c-第2抵接部，25d-凹部（内侧卡合部），25e-槽部（外侧卡合部），26-支架，27-接合器，28-壳体，30-固定侧滤筒，S-滑动面。

Claims (1)

1.一种机械密封件，其具备：

旋转侧密封环；

固定侧密封环，设置于壳体内，且与所述旋转侧密封环进行滑动；

施力部件，对所述固定侧密封环向所述旋转侧密封环施力；

密封部件，设置于所述固定侧密封环的内周部与所述壳体之间；及

卡合机构，限制所述壳体与所述固定侧密封环之间的旋转方向上的相对移动，所述机械密封件的特征在于，

所述卡合机构具备：与所述固定侧密封环卡合而限制旋转方向上的相对移动的内侧卡合部；在比所述内侧卡合部更靠外径侧与所述壳体卡合而限制旋转方向上的相对移动的外侧卡合部；在比所述内侧卡合部更靠内径侧且沿径向延伸设置并与所述固定侧密封环的端面抵接的第1抵接部；在比所述内侧卡合部更靠外径侧且沿径向延伸设置并与所述施力部件抵接的第2抵接部；在所述第1抵接部与所述第2抵接部之间沿轴向延伸设置并覆盖所述固定侧密封环的外周部的周壁部，

所述施力部件配设于比所述固定侧密封环更靠径向外侧的位置，

从径向内侧起，依次配设有所述密封部件、所述固定侧密封环、所述内侧卡合部、所述周壁部、所述施力部件及所述外侧卡合部。

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