CN111771074A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封性优良而不会过度移动的密封装置。密封装置(10)具有密封部件(11，12)和保持密封部件(11，12)并且被压入设于壳体(3)的轴孔(30)的圆筒状的支架(13)，对壳体(3)与转动轴(2)之间的空间进行密封，支架(13)在一个端部具有向支架(13)的外径向突出的突部(13c)，在壳体(3)形成为轴孔(30)的一个端部并且用于对支架(13)的插入进行引导的环状的锥形部(31)，突部(13c)形成为位于锥形部(31)的内径侧。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及对转动轴进行密封的密封装置。

背景技术

以往，作为防止在水泵等的壳体内部密封的流体向大气侧漏出的密封装置，例如已知一种对壳体与转动轴之间的空间进行密封的唇型密封装置。

例如，专利文献1所示的唇型密封装置由与转动轴滑接(滑动连接)的密封唇和保持该密封唇的带凸缘圆筒形状的保持环构成，通过对保持环和密封唇进行单元化，对壳体的组装变得简单。保持环被从被密封流体侧压入壳体轴孔，沿外径向延伸的凸缘与壳体端面抵接，由此来对轴向位置进行定位。在壳体中，形成从被密封流体侧的壳体端面朝向轴孔延伸的锥形部，以便对保持环的压入进行引导。另外，在安装状态下，密封唇成为遍布转动轴的周向抵接的状态，因此能够对壳体与转动轴之间的空间进行密封。另外，即便随着经年变化而壳体与保持环之间的嵌合力降低了，因为壳体端面与保持环的凸缘抵接，所以密封装置也不会向大气侧移动。

另一方面，泵等设备在小型化的趋势过程中还被要求减小对壳体的轴孔或被密封流体进行收纳的空间的内径。该情况下，将保持环的端部弯折到内径侧，在内径侧形成凸缘，一边保持保持环的外径较小，一边提高保持环的强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-300186号公报(第5～7页，第2图)。

然而，在前者的专利文献1的唇型密封装置中，通过保持环对壳体的组装简单，并且即便被密封流体是高压，密封装置也不会向大气侧移动，但尽管如此，因为形成了向保持环外径向延伸的凸缘，所以变得无法用于内径小的壳体。

另外，后者的唇型密封装置尽管能够组装到内径小的壳体，但是因为是将保持环压入壳体轴孔来进行固定的构造，所以在使用时间、被密封压力、温度等苛刻的条件下，会存在壳体产生变形，该壳体与保持环之间的嵌合力变弱，密封装置从轴孔脱落，导致无法维持密封性之虞。

发明内容

本发明是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种密封性优良而不会过度移动的密封装置。

密封装置具有密封部件和圆筒状的支架，对所述壳体与转动轴之间的空间进行密封，该圆筒状的支架保持该密封部件并且被压入设于壳体的轴孔，

所述支架在一个端部具有向该支架的外径向突出的突部，

在所述壳体上形成环状的锥形部，该环状的锥形部构成为所述轴孔的一个端部并且用于对所述支架的插入进行引导，

所述突部形成为位于所述锥形部的内径侧。

据此，壳体与支架之间的嵌合力变弱，当密封装置向大气侧移动时，突部与锥形部抵接而受到径向力，由此被引导到支架轴心与轴孔轴心一致的状态，并且突部被朝向该锥形部的内径向大致均匀地推压，被在与该锥形部沿周向均匀地抵接的状态下推入，密封装置的移动受到限制。由此，密封装置沿着轴向仅稍微地移动，因此能够维持壳体与转动轴之间的密封。

进一步地，在所述密封装置被组装到所述壳体的状态下，所述突部与所述锥形部在轴向分离。

据此，在突部与锥形部抵接之前不会对锥形部产生负载，锥形部难以产生蠕变变形。

进一步地，所述突部的端面与所述支架的圆筒部的端面在径向对齐。

据此，突部的轴向刚性变高。

进一步地，所述突部的距离所述支架的圆筒部的突出尺寸小于该圆筒部的板厚。

据此，在内径小的壳体中，能够组装进密封装置。

进一步地，所述突部的与所述锥形部对向的端部从所述支架的圆筒部沿大致垂直方向延伸。

据此，突部易于勒进锥形部，因此能够减小密封装置在轴向的过度位置偏移。

进一步地，所述锥形部的相对于所述轴孔的倾斜角度是45度以下。

据此，当突部与锥形部抵接时，锥形部楔状地作用，突部难以从锥形部脱落，因此能够防止密封装置在轴向的位置偏移。

附图说明

图1是本发明的实施例的水泵的示意截面图。

图2是表示在转动轴上安装的本发明实施例的密封装置的侧截面图。

图3是从大气侧观察支架的主视图。

图4(a)是表示密封装置的正常安装状态的侧截面图，(b)是表示密封装置向大气侧移动的状态的侧截面图。

图5(a)、(b)是从大气侧观察支架的变形例的主视图。

图6(a)～(c)是表示突部的变形例的侧截面图。

图7(a)、(b)是表示锥形部的变形例的侧截面图。

具体实施方式

基于实施例，在下面说明用于实施本发明所涉及的密封装置的方式。

实施例

针对实施例所涉及的密封装置，参照图1至图7来进行说明。

图1所示，本实施例的密封装置10是唇型密封装置，使用于压送对汽车发动机进行冷却的冷却水(LLC)的水泵1，防止壳体3的内部冷却水漏到外部。水泵1通过在转动轴2的一侧端部安装的滑轮20的转动，使得在转动轴2的另一侧端部安装的叶轮21转动，从排出口送出冷却水。在转动轴2的大致中央部安装有轴承22。另外，在轴孔H安装有密封装置10，将壳体3的内部分为被密封流体侧L和大气侧A，对转动轴2与壳体3之间的空间进行密封。此外，本发明所涉及的密封装置10也可以适用于其他的流体或用途。

下面，说明密封装置10。如图2所示，在密封装置10中，橡胶材料制的(例如H-NBR制的)作为密封部件的第一密封唇11以及树脂材料制的(例如PTFE制的)作为密封部件的第二密封唇12被内侧壳体14、垫圈15以及衬套16组装在筒状地形成的支架13的内径侧，而被单元化。

如图2、3所示，支架13在对不锈钢挤压成形后进行冲压加工而形成，通过沿着该支架13的轴心延伸的板状圆筒部13a、从该圆筒部13a的大气侧A的端部向大致垂直方向内径侧弯曲并直线状地突出的环状底板部13b以及从该圆筒部13a的被密封流体侧L的端部向大致垂直方向外径侧直线状地突出的突部13c，形成截面视图曲轴状。

另外，对于支架13，圆筒部13a的外径形成为相比于轴孔H的内径稍微长一点的大致相同尺寸。另外，如图3的突出圈所示，在其外周面涂布胶乳(latex)19。

如图2～图4所示，突部13c在支架13的被密封流体侧L的端部外周面，遍布周向无缝地形成(参照图3)，距离该圆筒部13a的突出尺寸K1相比于该圆筒部13a的板厚t13a较短(K1<t13a)，轴心方向的尺寸K2相比于该圆筒部13a的板厚t13a较长(K2>t13a)(参照图4(a))。由此，突部13c能够提高轴向刚性，并且在被密封流体侧L的内径小的壳体3，组装密封装置10。另外，突部13c的与后述壳体3的锥形面31对向的角部13d的角度α大致90度地形成。另外，突部13c的被密封流体侧L的端面与支架13的圆筒部13a的被密封流体侧L的端面在径向对齐，在突部13c的形成范围中支架13的板厚变厚，因此其刚性高。并且，突部13c通过锻造形成，因此其刚性高。此外，例如与通过切削形成相同形状的突部相比，形成变得容易。另外，优选突部13c是比壳体3硬的构成。

如图2所示，内侧壳体14通过不锈钢筒状地形成，呈在截面视图朝向下的“U”字状。同样地，垫圈15在截面视图朝向下的“L”字状筒状地形成，衬套16截面视图朝向右的“U”字状筒状地形成。

如图2所示，第1密封唇11筒状地形成，通过沿着该第1密封唇11的轴心延伸的外周部11a、从该外周部11a的被密封流体侧L的端部向大致垂直方向内径侧延伸的伸出设置部11b以及从该伸出设置部11b的内径侧端部朝向被密封流体侧L向斜下方延伸的内周部11c，呈截面视图曲轴状。

如图2所示，第2密封唇12筒状地形成，通过相对于该第2密封唇12的轴心大致垂直方向延伸的伸出设置部12b以及从该伸出设置部12b的内径侧端部朝向大致垂直方向被密封流体侧L弯曲的转动轴2即沿着第2密封唇12的轴心延伸的内周部12c，形成截面视图“L”字状。

下面，说明壳体3。壳体3通过树脂材料的脱模成形而形成，具备：截面视图直线状的内周面30，其与大气侧A的空间连通；截面视图直线锥形状的作为锥形部的锥形面31，其与该内周面30连通，朝向被密封流体侧L直径逐渐变大；径端面32，其从该锥形面31的被密封流体侧L的端部，相对于轴孔H的轴心，向大致垂直方向外径侧延伸；以及周端面33，其从该径端面32的外径侧端部，向大致垂直方向被密封流体侧L延伸。轴孔H被内周面30和锥形面31划分，锥形面31成为轴孔H的一个端部。

如图4所示，锥形面31从被密封流体侧L到大气侧A相对于轴心的倾斜角度β大致20度地形成。另外，从锥形面31的大气侧A的端部到被密封流体侧L的径向尺寸M1长于突部13c的上述突出尺寸K1(M1>K1)。此外，针对锥形面31的倾斜角度β，没有限定具体数值，针对后面的数值也相同。

如图2、图4所示，轴孔H侧的被密封流体侧L的空间形成在到周端面33的半径R33与轴孔H的半径R30相比稍微长的大致圆柱状空间。具体地，从径端面32的内径侧到外径侧的尺寸M2与锥形面31的大气侧A的上述径向尺寸M1大致相同尺寸(M1≈M2)，从锥形面31的被密封流体侧L的端部到周端面33的径向尺寸M2为支架13的圆筒部13a的板厚t13a的大约1.5倍(优选1～3倍)。即，被密封流体侧L的空间形成在与轴孔H或支架13的径向尺寸差稍微小一点的内径空间。

下面，说明密封装置10对壳体3的组装。在密封装置10对准轴孔H的状态下，使未图示的夹具从支架13的内径侧卡合到突部13c，与该夹具一起在轴向推入该密封装置10，首先，底板部13b被引导到锥形面31，支架13的轴心与轴孔H的轴心顺畅地接近。另外，底板部13b的外径侧弯曲，因此被顺畅地引导并插嵌到轴孔H内。

经由夹具将密封装置10进一步地推入轴孔H的大气侧A，使圆筒部13a沿着壳体3的内周面30移动，到达规定位置，例如突部13c的角部13d在径向大致直线状地到达径端面32(参照图4(a))，此时结束该按压。由此，圆筒部13a的大部分即8成以上部分与轴孔H嵌合，圆筒部13a的外径与轴孔H的内径相比稍微长，因此可防止支架13从轴孔H脱落，即在壳体3以及圆筒部13a间产生不能移动地固定的充分的嵌合力。这样，能够将密封装置10嵌合固定并组装到壳体3。此时，密封装置10的支架13的突部13c沿轴向从壳体3的锥形面31分离(参照图2)。

另外，在密封装置10与壳体3之间，通过在圆筒部13a的外周部涂布的乳胶19(参照图3)，该支架13与壳体3的内周面30之间被二次密封，提高了密封性。

另外，突部13c的上述突出尺寸K1与锥形面31的上述径向尺寸M1相比较小，因此能够组装到内径小的壳体3。此外，也可以不设置径端面32，而被密封流体侧L的空间内径与锥形面31的被密封流体侧L的内径大致相同。

在此，密封装置10如上述那样，尽管通常通过在壳体3以及圆筒部13a之间产生的嵌合力固定而不能移动，但是经年变化、蠕变变形、被密封压力、温度等苛刻的使用条件等会例如使得壳体3变形，该壳体3与该密封装置10之间的嵌合力变弱，受到被密封流体侧L的压力，该密封装置10有时会向大气侧A移动。

当壳体3与支架13之间的嵌合力变弱，密封装置10向大气侧A移动时，如图4(b)所示，锥形面31与密封装置10的支架13的突部13c抵接，该支架13的移动受到限制，因此能够防止密封装置10向大气侧A脱落。

另外，当壳体3与支架13之间的嵌合力变弱，密封装置10向大气侧A移动时，突部13c与锥形面31抵接受到径向力，因此支架13的轴心被在与轴孔H的轴心一致的状态下引导，并且突部13c被向该锥形面31的内径向大致均匀地推压，在周向与该锥形面31均匀地抵接的状态下被推入，密封装置10的移动受到限制。由此，密封装置10仅在轴向稍微移动，因此能够维持壳体3与转动轴2之间的密封。

另外，壳体3的锥形面31与密封装置10的支架13的突部13c在轴向分离组装，因此到突部13c和锥形面31抵接之前，不会对锥形面31产生负载，锥形面31难以产生蠕变变形。由此，密封装置10移动，支架13的突部13c与锥形面31抵接并易于勒进，能够可靠地阻止该密封装置10的过度移动，维持密封性。

另外，支架13的突部13c从支架13的圆筒部13a朝向大致垂直方向外径侧直线状地突出，并且该突部13c的角部13d的角度是大致90度，因此该突部13c易于勒进锥形面31，能够减小密封装置10在轴向的过度位置偏移。

另外，对于锥形面31，密封装置10向大气侧A移动，支架13的突部13c越勒进锥形面31，与支架13的突部13c的径向端面抵接的面积就越増加，因此能够提高限制密封装置10移动的限制力。

另外，对于锥形面31，倾斜角度β是大致20度即45度以下，因此当支架13的突部13c与锥形面31抵接时，锥形面31楔状地作用，该突部13c难以从锥形面31脱落，能够防止密封装置10在轴向的位置偏移。

另外，对于锥形面31，倾斜角度β是大致20度，因此从最初支架13的突部13c与该锥形面31抵接的部分到到达轴孔H为止的尺寸较长，因此到达轴孔H为止的移动行程变长，所以该突部13c难以从锥形面31脱落。

另外，支架13的圆筒部13a相对于壳体3在周向抵接被定位，定位部位仅在周向，因此提高位置定位精度变得容易。

下面，说明支架的变形例。以支架13的突部13c遍布周向无缝地形成的方式进行了说明，但是也可以是如图5(a)、(b)所示，周向较短的突部113c、213c在支架113、213的周向八等距配置、三等距配置形成的方式。

另外，以突部13c从支架13的圆筒部13a向大致垂直方向外径侧直线状地突出，并且该突部13c的角部13d的角度α是大致90度的方式进行了说明，但是也可以如图6(a)所示，突部313c具备从大气侧A越朝向被密封流体侧L就越向外径侧突出的倾斜角度大致20度的锥形面313d。如果是该方式，则锥形面31的倾斜角度与锥形面313d的倾斜角度大致相同，因此当支架313向大气侧A移动时，锥形面313d与锥形面31面抵接，能够使从锥形面31对突部313c作用的推压力大致均压地分散，引导精度或位置限制功能变高。

另外，如图6(b)所示，也可以是突部413c在支架413的外径侧截面视图半球状地突出的方式。如果是该方式，突部413c会由于与锥形面31的抵接而难以变形。

另外，也可以是如图6(c)所示，支架513的被密封流体侧L的端部通过从圆筒部向大致垂直方向外径侧直线状地突出的突部513c和在圆筒部的内径侧从被密封流体侧L的端面到突部513c的轴心方向的大致中央部凹陷的凹部，呈截面视图台阶状的方式。如果是该方式，则支架513轻量化并且制造简单。

下面，说明锥形部的变形例。以锥形面31从大气侧A到被密封流体侧L的倾斜角度β为大致20度形成的方式进行了说明，但是也可以如图7(a)所示，从大气侧A到被密封流体侧L的作为锥形部的锥形面131的倾斜角度为大致50度即45度以上形成的方式。

另外，以锥形面31是截面视图直线锥形状的方式进行了说明，也可以如图7(b)所示，作为锥形部的锥形面231是截面视图突曲线锥形状地形成的方式。如果是该方式，则从被密封流体侧L的端部到大气侧A的端部的大致中央部分的内径骤然变小，因此提高了支架13的引导精度或位置限制功能。

另外，以锥形面31在周向连续的方式进行了说明，但是也可以如图7(c)所示，在周向不连续突出的作为锥形部的锥形面331被八等距配置、三等距配置等隔开规定间隔形成的方式。

以上，通过附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体构成不限于这些实施例，在不脱离本发明主旨范围的变更或追加也包括在本发明中。

例如，在所述实施例中，以密封装置10是密封唇型密封装置的方式进行了说明，但是不限于此，也可以是迷宫方式压盖填料类型等其他类型密封装置。

另外，以密封装置10被组装到被密封流体侧L的内径较小地形成的壳体3的方式进行了说明，但是不限于此，也可以组装在被密封流体侧L的内径较大地形成的壳体中。另外，以壳体为树脂制成的方式进行了说明，但是不限于此，也可以是不锈钢或铝钢等金属形成。

另外，以在将密封装置10组装到壳体3时支架13的突部13c从壳体3的锥形面31沿着轴向分离的方式进行了说明，但是不限于此，也可以是在壳体3组装密封装置10时锥形面31和支架13的突部13c相抵接的方式。

符号说明

2转动轴；3壳体；10密封装置；11第一密封唇(密封部件)；12第二密封唇(密封部件)；13支架；13a圆筒部；13c突部；31锥形面(锥形部)；113支架；113c突部；131锥形面(锥形部)；213支架；213c突部；231锥形面(锥形部)；313支架；313c突部；331锥形面(锥形部)；413支架；413c突部；513支架；513c突部；A大气侧；H轴孔；K1突出尺寸；K2尺寸；L被密封流体侧；M1尺寸；M2尺寸；R30半径；R33半径；t13a板厚；α角度；β倾斜角度。

Claims (6)

1.一种密封装置，具有密封部件和圆筒状的支架，对所述壳体与转动轴之间的空间进行密封，该圆筒状的支架保持该密封部件并且被压入设于壳体的轴孔，其中，

所述支架在一个端部具有向该支架的外径向突出的突部，

在所述壳体形成环状的锥形部，该环状的锥形部成为所述轴孔的一个端部并且用于对所述支架的插入进行引导，

所述突部形成为位于所述锥形部的内径侧。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

在所述密封装置被组装在所述壳体中的状态下，所述突部与所述锥形部在轴向分离。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其中，

所述突部的端面与所述支架的圆筒部的端面在径向对齐。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，

所述突部的距离所述支架的圆筒部的突出尺寸小于该圆筒部的板厚。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其中，

所述突部的与所述锥形部对向的端部从所述支架的圆筒部沿大致垂直方向延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封装置，其中，

所述锥形部的相对于所述轴孔的倾斜角度是45度以下。

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