CN205446711U - 机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机械密封装置，所述机械密封装置能够维持良好的密封性，并且能够实现节能化，而且能够通过简便的作业进行制造，可降低制造成本。机械密封装置(1)具有：设置在壳体(60)侧的静环(20)；与轴部件(50)一起转动、具有被弹簧沿轴向施力而相对于静环(20)的端面发生滑动的滑动面的密封环(10)。静环(20)具有设置在与密封环(10)对置的面且径向尺寸(W3)相比该静环的径向尺寸(W4)被窄幅化的凸部(20A)，凸部(20A)的轴向端面(20c)与凸部(10A)的轴向端面(10b)发生滑动。

Description

机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及在一般产业机器(GI)领域中使用的机械密封装置，特别涉及适用于水底泵、陆地通用泵等泵装置的机械密封装置。

背景技术

目前，从机械密封装置所要求的节能化的观点考虑，采用减小静环和密封环的滑动面的结构。具体而言，如图5(a)和(b)所示，在安装于轴部件200上的机械密封装置100中，在密封环110的静环侧端部设置在径向窄幅化的凸部110A，由此减小凸部110A的轴向密封环侧端面110a和静环120的静密封侧端面120a的滑动面积。结果，在密封环110的静环侧端部，能够使与静环120不发生滑动的非滑动面积增大，可确保机械密封装置原本具有的密封性，并且能够通过缩小滑动面积实现节能化。

实用新型内容

实用新型所要解决的课题

如上所述地构成的机械密封装置中，从进一步节能化的观点考虑，近年，有由摩擦系数低的氧化铝陶瓷、SiC等硬质材料形成的静环。但是，现有的表面加工方法中，即使在静环的轴向密封环侧端面存在与密封环不发生滑动的非滑动面的情况下，也需要对静环的密封环侧端面整体实施面粗糙度、平坦度等精度高的加工，另外，滑动面的加工费在机械密封装置的加工费整体中占有很大的比例。因此，加工作业烦杂，并且不利于成本，特别是在由上述硬质材料批量生产静环的情况下，这样的问题更为显著。另外，虽然能够缩小静环的外径，从而在上述加工前预先减小轴向密封环侧端面的面积，但是需要改变用于成型静环的模，进而需要改变用于成型将静环固定于壳体的垫圈的模，随之导致制造成本增加。

本实用新型的目的在于提供一种机械密封装置，所述机械密封装置能够维持良好的密封性，并且能够实现节能化，而且能够通过简便的作业进行制造，可降低制造成本。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本实用新型的机械密封装置是将壳体和轴部件之间密封的机械密封件，其特征在于，具有：设置在上述壳体侧的固定环和与上述轴部件一起转动、并具有滑动面的转动环，上述滑动面被施力部件沿轴向施力而相对于上述固定环的端面滑动，上述转动环具有设置在与上述固定环对置的面且径向尺寸相比该转动环的径向尺寸被窄幅化的第1凸部，上述固定环具有设置在与上述转动环对置的面且径向尺寸相比该固定环的径向尺寸被窄幅化的第2凸部，上述第2凸部的上述轴向端面与上述第1凸部的上述轴向端面发生滑动。

另外，上述固定环在上述轴部件的轴向于上述转动环侧的端部且在其外周缘部具有倒角部，在上述倒角部的径向内侧形成上述第2凸部。

优选上述倒角部为阶梯部，或者上述倒角部是锥形部。

进而，上述第1凸部的上述轴向端面和上述第2凸部的上述轴向端面这两者被设置成相对于上述轴部件的轴向垂直。

上述机械装置优选安装在泵装置的轴部件上。

实用新型效果

根据本实用新型，固定环具有设置在与转动环对置的面且径向尺寸相比该固定环的径向尺寸被窄幅化的第2凸部。并且，固定环中的第2凸部的轴向端面与转动环中的第1凸部的轴向端面发生滑动。即，因为第2凸部被窄幅化，所以第2凸部的轴向端面的面积比现有产品小，在第2凸部的轴向端面中，能够充分确保与第1凸部的轴向端面的滑动面的面积，并且，能够尽可能减小不与第1凸部发生滑动的非滑动面的面积。另外，因为第2凸部的轴向端面的面积小，所以能够减小实施面粗糙度、平坦度等高精度加工的被加工面的面积。因此，能够维持良好的密封性并且实现节能化、进而能够大幅降低制造成本。

另外，通过在固定环的轴部件的轴向于转动环侧的端面且在其外周缘部设置倒角部，由此在该倒角部的径向内侧形成第2凸部。在设置这些倒角部和第2凸部时，只需改变固定环成型用模的一部分即可，所以能够在固定环上简单地形成第2凸部。另外，因为没有改变固定环的径向尺寸，所以也不需要改变垫圈成型用模。因此，能够通过简便的作业制造机械密封装置，另外，能够抑制制造成本增加。

附图说明

图1是示意地表示本实用新型的实施方式所涉及的机械密封装置的构成的立体图。

图2是表示图1的机械密封装置被安装在轴部件上的状态的剖视图，(a)是整体图，(b)是滑动面的放大图。

图3的(a)和(b)是表示图2中的固定环的变形例的剖视图。

图4是表示将2个机械密封装置并列配置在轴部件上的状态的图。

图5的(a)和(b)是表示现有机械密封装置的构成的剖视图。

符号说明

1机械密封装置

1A，1B机械密封装置

10密封圈

10A凸部

10a端面

10b轴向端面

11外壳

12波纹管

12A筒状部

12a内周面

12b突出方向端面

12B凸缘部

12B’突起

13驱动环

14弹簧盘

15弹簧

20静环

20A凸部

20b外周面

20a内周面

20c轴向端面

21外周缘部

22阶梯部

30静环

30c轴向端面

31外周缘部

32锥形部

32a倾斜面

40静环

40A突出部

41外周缘部

42阶梯部

50轴部件

50a外周面

60壳体

60a内周面

61垫圈

61a内周面

61b外周面

A机器外侧

B机器内侧

W1径向尺寸

W2径向尺寸

W3径向尺寸

W4径向尺寸

具体实施方式

以下，边参照附图，边详细说明本实用新型的实施方式。

图1是示意地表示本实用新型的实施方式所涉及的机械密封装置的构成的立体图，图2(a)是表示图1的机械密封装置被安装在轴部件上的状态的整体剖视图。图1的该机械密封装置被用于各种产业机器、特别是泵装置，为了在壳体和轴部件之间对内部流体等(以下称为密封对象)进行密封而安装在轴上。应予说明，图1的机械密封装置表示其中的一个例子，本实用新型所涉及的机械密封装置的结构并不限定于图1的产品。

机械密封装置1具有：设置在壳体60侧的静环20(固定环)和与轴部件50一起转动且具有滑动面的密封环10(转动环)，所述滑动面被后述的弹簧沿轴向施力而相对于静环20的端面发生滑动。密封环10和静环20是同轴配置的一对环状部件，密封环10和静环20协作，从而在两部件间对密封对象进行密封。

在密封环10的外周缘部，安装有与该密封环嵌合的大致漏斗型的外壳11。在外壳11中内包有树脂或者弹性体制的波纹管12，该波纹管12具有：筒状部12A，和从该筒状部的端部向径向外侧延伸出去、与密封环10抵接或压接的凸缘部12B。在筒状部12A的外周部配置有驱动环13，通过该驱动环的嵌合力使筒状部12A与轴部件50紧密接触，由此将密封对象密封在筒状部12A的内周面12a和轴部件50的外周面50a之间。另外，凸缘部12B在机器外侧A的表面上具有突起部12B’，其突出方向端面12b与密封环10中的机器内侧B的端面10a压接。

另外，在外壳11的机器内侧B，配设有嵌合在转动轴50上的截面大致L字型的弹簧盘14，在该弹簧盘和外壳11之间配设有向机器外侧A对外壳施力的弹簧15。弹簧15是盘簧，但也可以是圆锥状的弹簧，还可以代替本实施方式的单个弹簧形式，采用将多个盘簧并列设置在轴部件的周围的多弹簧形式。

上述的密封环10、外壳11和波纹管12以在弹簧15的作用力下被连结的状态与轴部件50一起转动。另外，波纹管12在轴部件50的轴向弹性变形，从而向机器外侧A对密封环10施力。由此，密封环10在弹簧15和波纹管12的作用力下在静环20上滑动，通过密封环10和静环20的滑动面阻断密封对象。由此，即使在密封环10和静环20的滑动接触面发生磨损的情况下，也能够在这些部件间发挥良好的密封性。

密封环10是如图2(b)所示在机器外侧A的端面一体成型有环状突起的、截面大致凸型的圆环部件。具体而言，密封环10具有设置在与静环20对置的面且径向尺寸W1相比该密封环的径向尺寸W2被窄幅化的凸部10A(第1凸部)。

该密封环10由无机物、无机化合物或它们的烧结体(陶瓷)形成，根据用途，选择碳、碳化硅、或者在碳化硅中添加了其他润滑性材料的复合材料等，例如重视润滑性的情况下使用碳，重视强度的情况下使用碳化硅。

静环20隔着垫圈61被固附在壳体60上(图1)，壳体60的内周面60a与垫圈61的外周面61b抵接，垫圈61的内周面61a与静环20的外周面20b抵接。静环20的内周面20a以一定的间隔与轴部件50的外周面50a相分离。静环20和壳体60被设置成可与轴部件50相对转动，本实施方式中，构成为静环20和壳体60被固定，轴部件50可转动。但是，也可以构成为轴部件50被固定、静环20和壳体60可转动。

具体而言如图2(b)所示，静环20具有设置在与密封环10对置的面且径向尺寸W3相比该静环的径向尺寸W4被窄幅化的凸部20A(第2凸部)。该凸部20A例如可以通过在静环20的周缘部的整个外周设置倒角部而形成。本实施方式中，静环20在轴部件50的轴向于密封环10侧的端部且在其外周缘部21具有阶梯部22(倒角部)，在阶梯部22的径向内侧形成有凸部20A。应予说明，从防止破损的观点考虑，静环20上通常对4个角部分别实施C倒角加工，但本实用新型中的倒角部的目的或者作用效果与通过C倒角加工而得到的目的或者作用效果不同。该静环20由无机物、无机化合物或它们的烧结体所构成的硬质材料形成，例如可以举出氧化铝陶瓷(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)等。静环20由上述具有低摩擦系数的材料形成，由此能够降低在密封环10和静环20之间产生的摩擦力，能够抑制能量损失。

密封环10的凸部10A和静环20的凸部20A相向配置，凸部10A的轴向端面10b和凸部20A的轴向端面20c二者被设置成相对于轴部件50的轴向垂直。通过凸部20A的轴向端面20c和凸部10A的轴向端面10b形成滑动面。另外，在形成有阶梯部22的部分，密封环10和静环20不发生滑动，从而能够在静环20的密封环10侧的端部确保非滑动面(图2(b)的范围X)。

另外，考虑到密封环10的轴偏摆、偏心，本实施方式中，使凸部20A的轴向端面20c中的径向尺寸W3比凸部10A的轴向端面10b中的径向尺寸W1大(W3＞W1)，在凸部10A的径向内侧和外侧分别形成有滑动面。由此，在密封环10随着轴部件50转动而转动时，即使相对于轴部件50的转动轴发生轴偏摆、偏心的情况下，也能够使凸部10A的轴向端面10b的整体与凸部20A的轴向端面20c发生滑动，并且在凸部10A和凸部20A之间确保一定且充分的滑动面。

设置在静环上的倒角部并不限定于图2(b)的形状，可以选择各种形状。例如如图3(a)所示，倒角部可以是形成在静环30的外周缘部31，具有相对于凸部30A的轴向端面30c倾斜的倾斜面32a的锥形部32(倒角部)。另外，也可以如图3(b)所示，在静环40的轴向且密封环10侧的端部，设置轴向突出的突出部40A，在突出部40A的外周缘部41形成阶梯部42。通过这样的静环结构，也能够在静环的密封环10侧的端部确保非滑动面，并且在凸部10A和凸部30A之间或者凸部10A和凸部40A之间确保一定且充分的滑动面。

如上所述，根据本实施方式，静环20具有设置在与密封环10对置的面且径向尺寸W3相比该静环的径向尺寸W4被窄幅化的凸部20A。并且，静环20中的凸部20A的轴向端面20c与密封环10中的凸部10A的轴向端面10b发生滑动。即，因为凸部20A窄幅化，所以凸部20A的轴向端面20c的面积比现有产品小，在凸部20A的轴向端面20c中，能够充分确保与凸部10A的轴向端面10b的滑动面的面积，并且能够尽可能减小与凸部10A不发生滑动的非滑动面的面积。另外，因为凸部20A中的轴向端面20c的面积比现有产品小，所以能够减小实施面粗糙度、平坦度等高精度加工的被加工面的面积。由此，能够维持良好的密封性并且实现节能化、进而能够大幅降低机械密封装置1的制造成本。

另外，在静环20的轴向密封环10侧的端面且在其外周缘部21设置阶梯部22，由此在该倒角部的径向内侧形成凸部20A。设置这些阶梯部22和凸部20A时，只需改变用于成型静环20的模的一部分即可，所以能够在静环20上简单地形成凸部20A。另外，因为没有改变静环20的径向尺寸，所以也不必改变用于成型垫圈61的模。因此，能够通过简便的作业制造机械密封装置1，另外，能够抑制制造成本增加。

特别是通过将机械密封装置1安装于泵装置的转动轴，能够将作为密封对象的水、海水、溶液等各种液体可靠地密封在密封环10和静环20之间。

以上，对上述实施方式所涉及的机械密封装置进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式，可基于本实用新型的技术思想进行各种变形以及变更。

另外，上述实施方式的机械密封装置是滑动面中的密封对象的漏出方向与离心力方向相反的内侧式，但并不限定于此，也可以是机器外侧A和机器内侧B相反、滑动面中的密封对象的漏出方向与离心力方向相同的外侧式。

另外，上述实施方式的机械密封装置是轴部件50的外径一定的不平衡式，但并不限定于此，也可以是使用具有大小不同的外径的轴部件的平衡式。

另外，也可以将2个机械密封装置并列配置在轴部件50上。例如可以如图4所示，设置将2个机械密封装置1A、1B以相反方向配置的双密封式机械密封结构。这种情况下，在轴向2个滑动面L、R间，以比密封对象的压力高的压力供给外部流体。根据该构成，即使在低压下使用的情况下，或者作为密封对象的液体具有高粘性的情况下，也能够将密封对象可靠地密封。另外，也可以设置将2个机械密封装置1A、1B以相同方向配置的串联式机械密封结构。

产业上的可利用性

本实用新型的机械密封装置适用于各种泵装置的转动轴，特别是作为适用于水底泵、陆地通用泵的机械密封装置极为有用。

Claims (6)

1.一种机械密封装置，是将壳体和轴部件之间密封的机械密封装置，其特征在于，具有：

设置在所述壳体侧的固定环，

与所述轴部件一起转动、具有通过施力部件在轴向施力而相对于所述固定环的端面滑动的滑动面的转动环，

所述转动环具有设置在与所述固定环对置的面且径向尺寸相比该转动环的径向尺寸被窄幅化的第1凸部，

所述固定环具有设置在与所述转动环对置的面且径向尺寸相比该固定环的径向尺寸被窄幅化的第2凸部，

所述第2凸部的所述轴向端面与所述第1凸部的轴向端面发生滑动。

2.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述固定环在所述轴部件的轴向于所述转动环侧的端部且在其外周缘部具有倒角部，

在所述倒角部的径向内侧形成所述第2凸部。

3.根据权利要求2所述的机械密封装置，其特征在于，所述倒角部为阶梯部。

4.根据权利要求2所述的机械密封装置，其特征在于，所述倒角部为锥形部。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的机械密封装置，其特征在于，所述第1凸部的所述轴向端面和所述第2凸部的所述轴向端面被设置成垂直于所述轴部件的轴向。

6.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述机械密封装置被安装在泵装置的轴部件上。