JP2000304138A

JP2000304138A - リップ型シール

Info

Publication number: JP2000304138A
Application number: JP11114425A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Miyai; 一郎宮井
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧条件でのシールリップ１３のヘタリを防
止し、耐圧性及び密封性を向上させる。【解決手段】合成樹脂からなるシールリップ１３の正
面側にリップカバー１４が添設されている。リップカバ
ー１４は薄肉の鋼板からなり、シャフト２の外周への装
着状態におけるシールリップ１３とほぼ対応する湾曲形
状を呈する。リップカバー１４の先端に形成された段差
部１４ａの内周には、軸周への装着によって拡径される
シールリップ１３の先端部１３の外周面と密接すること
によって、シールリップ１３とリップカバー１４の間を
機内空間Ｓ１に対して密封するＯリング１５が保持され
ている。このため、シールリップ１３には、機内空間Ｓ
１の高圧の流体圧力が作用しないようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機器の軸封を行うリ
ップ型シールに関し、特に、密封対象流体が著しく高圧
となる条件での耐久性を向上させる技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば流体圧縮機に使用され
る軸封装置として、図１０に示すようなリップ型シール
１００がある。この種のリップ型シール１００は、流体
圧縮機の軸受部ハウジング１の内周面にＯリング１０３
を介して密嵌固定される金属製のケース１０１に、内径
部が密封対象である機内空間Ｓ１側へ向けて湾曲して延
びるＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の合成樹脂材
からなるシールリップ１０２の外径部を密着状態に保持
してなる構造を備え、シールリップ１０２の内径端部１
０２ａがシャフト２の外周面と気密的に摺接することに
よって、機内空間Ｓ１内の圧縮流体が大気側空間Ｓ２側
へ漏れるのを阻止するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のリップ型シールは、機内空間Ｓ１が著しく高圧になる
条件では、圧縮流体の圧力によって図１０（Ｂ）に示さ
れるようにシールリップ１０２が変形され、シャフト２
の外周面との摺動面積及び面圧の増大による摺動発熱量
の増大や潤滑不足の発生を来し、高熱及び高圧による永
久変形（ヘタリ）や材質の劣化を起こして密封性能が早
期に損なわれるおそれがあった。

【０００４】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、密封対象
空間が著しく高圧になる条件下でも、シールリップの安
定した摺動状態を確保して、優れた密封性能を維持する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係るリップ型シールによる軸封構造は、ハウジ
ングの内周に固定されるケースに、密封対象空間側へ延
びる内径側の端部がシャフトの外周面と密封的に摺接さ
れるシールリップと、このシールリップの前記密封対象
空間側の面に添設され適当な弾性を有する金属薄板から
なるリップカバーとが保持され、前記シールリップとリ
ップカバーとの間が前記密封対象空間に対して密閉され
たものである。金属板からなるリップカバーはシールリ
ップに対する密封対象空間の圧力を遮断するものであ
り、しかも適当な弾性を有するため、シャフトに対する
前記シールリップの適正な密封面圧及び追随性を確保す
ることができる。

【０００６】本発明における一層好ましい構成において
は、リップカバーの肉厚が０．０５〜０．２５ｍｍであ
り、また、リップカバーが、金属薄板からなる複数のカ
バープレートを厚さ方向に互いに重合すると共に、互い
に密封的に接合したものとする。

【０００７】また、本発明において、シールリップとリ
ップカバーとの間の密閉は、例えばこのシールリップと
リップカバーの先端間に保持されたパッキングによりな
されるか、このシールリップとリップカバーの間に保持
されたエラストマシートによりなされるか、このシール
リップとリップカバーの先端同士を互いに接着すること
によりなされる。

【０００８】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は、本発明に
係るリップ型シールの実施形態１を示す半断面図であ
り、このうち（Ａ）は機器への装着状態、（Ｂ）は未装
着状態を示すものである。この図における符号１は流体
圧縮機の軸受部のハウジング、符号２はこのハウジング
１の内周に回転自在に挿通されたシャフトで、シャフト
２の軸周は、ハウジング１の内周面に固定されたリップ
型シール１０によって軸封されており、その図中右側が
密封対象である機内空間Ｓ１、左側が大気側空間Ｓ２で
ある。

【０００９】この実施形態のリップ型シール１０は、外
ケース１１と、この外ケース１１の内周に嵌合された内
ケース１２とによって、シールリップ１３と、このシー
ルリップ１３の機内空間Ｓ１側（以下、正面側という）
に添設されたリップカバー１４が、その外径部を一体的
に保持された構造を有する。

【００１０】これを更に詳しく説明すると、外ケース１
１は鋼材等の金属板からなるものであって、その大気側
空間Ｓ２側（以下、背面側という）の端部から内周側へ
延びる鍔部１１ａを有する。内ケース１２も鋼材等の金
属板からなるものであって、前記外ケース１１の外周円
筒部１１ｂの内周面に嵌合されると共にカシメ部１１ｃ
によって固定され、その背面側の端部に内周側へ延びる
鍔部１２ａを有する。そしてシールリップ１３とリップ
カバー１４の外径部は、前記外ケース１１の鍔部１１ａ
と内ケース１２の鍔部１２ａとの間に軸方向に挟圧され
た状態で保持されている。

【００１１】シールリップ１３は、内径部が機内空間Ｓ
１側へ湾曲して延びＰＴＦＥ等の低摩擦の合成樹脂材か
らなるものであって、図１（Ｂ）に示される未装着状態
では湾曲部の曲率が小さく、その内径はシャフト２の外
径よりも小さい。そして内周にシャフト２を挿通するこ
とによって、図１（Ａ）に示されるように内径部が拡径
され、その先端部１３ａの内周面が、シャフト２の外周
面に対して所要の面圧で密接される。

【００１２】すなわちこのリップ型シール１０は、外ケ
ース１１が、ハウジング１の内周面にＯリング３を介し
て圧入されると共に、前記ハウジング１の内周面におけ
る前記Ｏリング３の装着部より大気側に円周方向に連続
して形成された段差面１ａと、前記Ｏリング３の装着部
より機内側に形成された環状溝１ｂに嵌着した止め輪４
との間に拘束されることによって、前記ハウジング１に
固定され、シールリップ１３の先端部１３ａの内周面が
シャフト２の外周面と密封的に摺接されることにより、
機内空間Ｓ１の高圧流体が軸周から大気側空間Ｓ２へ漏
洩するのを防止するものである。

【００１３】リップカバー１４は、例えば肉厚が０．０
５〜０．２５ｍｍの薄肉の鋼板からなるものであって、
シャフト２の外周への装着状態におけるシールリップ１
３とほぼ対応する湾曲形状に成形されている。また、こ
のリップカバー１４における内径側の先端部には、円周
方向連続して外周側へ屈曲形成された段差部１４ａを有
し、その内周には、パッキングとしてＯリング１５が保
持されている。そしてこのＯリング１５は、軸周への装
着によって拡径されるシールリップ１３の先端部１３ａ
の外周面と、前記段差部１４ａとの間に挟着された状態
となり、シールリップ１３とリップカバー１４の先端間
を機内空間Ｓ１に対して密閉するものである。

【００１４】以上の構成によれば、シールリップ１３の
正面側はリップカバー１４で覆われており、しかもその
外径部同士は外ケース１１と内ケース１２の鍔部１１
ａ，１２ａ間で挟圧されることにより互いに密接してお
り、先端部間はＯリング１５により密閉されているの
で、機内空間Ｓ１の流体圧力はリップカバー１４で受け
ることになり、シールリップ１３には前記圧力が縮径方
向の変形力として直接作用することがない。このため、
前記圧力が著しく高圧となる場合でも、シャフト２の外
周面に対するシールリップ１３の先端部１３ａの摺動負
荷の増大が著しく緩和され、ヘタリを有効に防止するこ
とができる。

【００１５】上述のように、リップカバー１４は機内空
間Ｓ１の流体圧力によるシールリップ１３の先端部１３
ａの摺動負荷を抑えるものであるが、剛体ではなく、薄
肉に形成されたことによってある程度の弾性を有するた
め、外周からの流体圧力によって縮径方向へ僅かに弾性
変形され、合成樹脂材からなるシールリップ１３の先端
部１３ａに適当な緊迫力を与える。そして、この緊迫力
は、前記流体圧力に比例して変化するため、前記流体圧
力の上昇に伴う漏洩圧力の上昇に対抗する密封面圧を得
ることができる。

【００１６】また、リップカバー１４が適当な弾性を有
することによって、シャフト２の僅かな偏心に対するシ
ールリップ１３の先端部１３ａの追従性が確保される。
したがって、このようなシャフト２の偏心状況において
も良好な密封性能を発揮することができる。

【００１７】図２は、上記実施形態１によるリップ型シ
ール１０と、先に説明した図１０に示される従来構造に
よるリップ型シール１００の漏洩試験を、次の試験条件
において実施した結果を示すものである。［試験条件］シャフトの回転数・・・・・・５０００ｒｐｍ密封対象空間の圧力・・・・０．５ＭＰａ密封液の温度・・・・・・・・・・８０℃ 密封液の種類・・・・・・・・・・油試験時間・・・・・・・・・・・・・・１００時間この試験結果から明らかなように、上記実施形態のリッ
プ型シール１０によれば、１００時間の累積漏洩量が従
来のリップ型シール１００に比較して著しく少なく、
０．５ＭＰａ（５気圧）の高圧条件でも優れた密封性能
を維持可能であることが確認された。

【００１８】［実施形態２］次に図３は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態２を示す半断面図であり、こ
のうち（Ａ）は機器への装着状態、（Ｂ）は未装着状態
を示すものである。この実施形態２において、外ケース
１１、内ケース１２及びシールリップ１３は、先に説明
した実施形態１と同様のものである。

【００１９】リップカバー１４における内径側の先端部
には、円周方向連続して外周側へ屈曲形成されたテーパ
部１４ｂを有し、その内周には、パッキングとして環状
エラストマ１４ｃが一体的に焼付成形（加硫接着）され
ている。この環状エラストマ１４ｃは、軸周への装着に
よって拡径されるシールリップ１３の先端部１３ａの外
周面に適当な潰し代をもって密接するものである。した
がってこの構成によれば、実施形態１とほぼ同様の効果
を実現することができ、しかも前記環状エラストマ１４
ｃは脱落するおそれがない。

【００２０】［実施形態３］次に図４は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態３を示す装着状態の半断面図
である。この実施形態３において、外ケース１１、内ケ
ース１２及びシールリップ１３は、先に説明した各実施
形態と同様のものである。

【００２１】リップカバー１４における内径側の先端部
１４ｄには、パッキングとして、軸方向一側に円周方向
に連続した溝を有する断面略コ字形のエラストマからな
る環状のキャップ１６が、前記溝において密接状態に嵌
合又は接着されており、軸周への装着によって拡径され
るシールリップ１３の先端部１３ａの外周面に、適当な
潰し代をもって密接されるようになっている。したがっ
てこの構成によれば、シールリップ１３の正面には機内
空間Ｓ１の流体圧力が縮径方向の変形力として直接作用
することがないので、実施形態１とほぼ同様の効果を実
現することができる。

【００２２】［実施形態４］次に図５は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態４を示す装着状態の半断面図
である。この実施形態４も、外ケース１１、内ケース１
２及びシールリップ１３は、先に説明した各実施形態と
同様のものである。

【００２３】シールリップ１３とリップカバー１４との
間には、その全域に、エラストマで成形された弾性シー
ト１７が介在している。この弾性シート１７は、外径部
１７ａが、シールリップ１３及びリップカバー１４の外
径部と共に、外ケース１１の鍔部１１ａと内ケース１２
の鍔部１２ａとの間に軸方向に挟圧された状態で保持さ
れており、図示の装着状態において、前記シールリップ
１３とリップカバー１４との対向面の前面に密接される
ものである。

【００２４】この構成によれば、弾性シート１７は、シ
ールリップ１３とリップカバー１４の間を機内空間Ｓ１
に対して密閉することにより、前記シールリップ１３の
正面に前記機内空間Ｓ１の流体圧力が作用しないように
する機能と、シャフト２の偏心に対するシールリップ１
３の内径部の追従性を良好にするクッション機能を有す
るものである。したがってこの実施形態４においても、
実施形態１とほぼ同様の効果を実現することができる。

【００２５】［実施形態５］次に図６は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態５を示す装着状態の半断面図
である。この実施形態５は、図５に示された実施形態４
における弾性シート１７の内径側の先端部に断面略コ字
形の嵌合部１７ａを形成し、この嵌合部１７ｂを、リッ
プカバー１４の先端部１４ｄに密接嵌合したものであ
る。換言すれば、弾性シート１７の先端に、図４に示さ
れた実施形態３のキャップ１６を一体的に形成した形状
を有するものであり、機内空間Ｓ１に対するシールリッ
プ１３とリップカバー１４の間の密封を、一層確実に行
うことがてきる。

【００２６】［実施形態６］次に図７は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態６を示す装着状態の半断面図
である。この実施形態６も、外ケース１１、内ケース１
２及びシールリップ１３は、先に説明した各実施形態と
同様のものである。

【００２７】リップカバー１４には、その表面全体に、
エラストマからなる薄膜１４ｅが一体的に焼付接着され
ている。そしてこの薄膜１４ｅのうち、リップカバー１
４の背面に被着された部分は、図示の装着状態におい
て、全面がシールリップ１３に密接されることによって
高圧流体の侵入を防止するものである。したがってこの
実施形態６においても、実施形態１と同様の効果を実現
することができる。

【００２８】［実施形態７］次に図８は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態７を示す装着状態の半断面図
である。上述した各実施形態は、いずれもシールリップ
１３とリップカバー１４との間を密閉する手段として、
エラストマからなる部材を介在させたものであるのに対
し、この実施形態７は、シールリップ１３の先端部１３
ａの外周面とリップカバー１４の先端部１４ｄ同士を、
接着部Ｂｄを介して全周にわたって互いに接着したもの
である。なお、外ケース１１、内ケース１２及びシール
リップ１３は、上述の各実施形態と同様のものである。

【００２９】この構成によれば、接着部Ｂｄは、シール
リップ１３とリップカバー１４の間をその先端部１３
ａ，１４ｄ間で機内空間Ｓ１に対して密閉する機能を有
するため、前記シールリップ１３の正面には機内空間Ｓ
１の流体圧力が作用しない。したがって、先の各実施形
態とほぼ同様の効果を実現することができ、しかもエラ
ストマからなる部材が不要であるため、部品数の増大を
来さない。

【００３０】［実施形態８］次に図９は、本発明に係る
リップ型シールの実施形態８を示す装着状態の半断面図
で、このうち（Ａ）は機器への装着状態、（Ｂ）は
（Ａ）の一部を拡大したものである。この実施形態８に
おいては、リップカバー１４が、鋼板等の金属薄板から
なる２枚のカバープレート１４１，１４２を互いに厚さ
方向に重合すると共に、その先端部１４１ａ，１４２ａ
同士を溶接部Ｗｄにおいて全周にわたって互いに溶接し
たものである。そしてこれらカバープレート１４１，１
４２の肉厚の和が、例えば０．０５〜０．２５ｍｍとな
っている。

【００３１】リップカバー１４を構成する２枚のカバー
プレート１４１，１４２のうち、背面側のカバープレー
ト１４２の先端部１４２ａの内周面は、シールリップ１
３の先端部１３ａの外周面と接着部Ｂｄを介して互いに
接着されている。また、カバープレート１４１，１４２
及びシールリップ１３の外径部同士は、外ケース１１と
内ケース１２の鍔部１１ａ，１２ａの間で挟圧されるこ
とにより互いに密接されている。なお、外ケース１１、
内ケース１２及びシールリップ１３は、上述の各実施形
態と同様のものである。

【００３２】この構成によれば、溶接部Ｗｄはカバープ
レート１４１，１４２の間をその先端部１４１ａ，１４
２ａ間で機内空間Ｓ１に対して密封する機能を有し、接
着部Ｂｄは、シールリップ１３とカバープレート１４２
の間をその先端部１３ａ，１４２ａ間で機内空間Ｓ１に
対して密封する機能を有するものである。このため、背
面側のカバープレート１４２及びシールリップ１３の正
面には機内空間Ｓ１の流体圧力が作用せず、上記各実施
形態と同様の効果が実現される。また、リップカバー１
４が、厚さ方向に２枚のカバープレート１４１，１４２
に分割されていることから、その弾性が向上し、シール
リップ１３の追従性を一層良好にすることができる。

【００３３】なお、リップカバー１４を構成するカバー
プレートの数は、圧力条件等によって決定されるもので
あり、すなわち２枚以上であっても良い。また、先に説
明した実施形態１〜６におけるリップカバー１４も、そ
れぞれ同様に複数のカバープレートを重合した構成する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るリップ型シールによると、
密封対象空間の圧力が直接シールリップに作用しないた
め、高圧条件において、シールリップが前記圧力によっ
て縮径方向に大きく変形されてシャフトとの摺動面積及
び面圧が著しく増大することがない。このため、シール
リップの摺動負荷増大によるヘタリを有効に防止するこ
とができ、しかもリップカバーの弾性によって、漏洩力
に対応する適正な密封面圧を与えることができるので、
高圧条件下での優れた耐圧性及び密封性を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリップ型シールの実施形態１を軸
心を通る平面で切断した半断面図で、（Ａ）は機器への
装着状態、（Ｂ）は未装着状態を示すものである。

【図２】漏洩試験結果を示す説明図である。

【図３】本発明に係るリップ型シールの実施形態２を軸
心を通る平面で切断した半断面図で、（Ａ）は機器への
装着状態、（Ｂ）は未装着状態を示すものである。

【図４】本発明に係るリップ型シールの実施形態３を機
器への装着状態で示す、軸心を通る平面で切断した半断
面図である。

【図５】本発明に係るリップ型シールの実施形態４を機
器への装着状態で示す、軸心を通る平面で切断した半断
面図である。

【図６】本発明に係るリップ型シールの実施形態５を機
器への装着状態で示す、軸心を通る平面で切断した半断
面図である。

【図７】本発明に係るリップ型シールの実施形態６を機
器への装着状態で示す、軸心を通る平面で切断した半断
面図である。

【図８】本発明に係るリップ型シールの実施形態７を機
器への装着状態で示す、軸心を通る平面で切断した半断
面図である。

【図９】本発明に係るリップ型シールの実施形態８を示
すもので、（Ａ）は機器への装着状態を軸心を通る平面
で切断した半断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した
断面図である。

【図１０】従来構造のリップ型シールを軸心を通る平面
で切断した装着状態の半断面図で、（Ａ）は正常状態、
（Ｂ）は高圧条件での異常変形状態を示すものである。

【符号の説明】

１ハウジング２シャフト１０リップ型シール１１外ケース１２内ケース１３シールリップ１４リップカバー１４ｃ環状エラストマ（パッキング）１４ｅエラストマ薄膜１４１，１４２カバープレート１５Ｏリング（パッキング）１６キャップ（パッキング）１７弾性シートＢｄ接着部Ｓ１機内空間（密封対象空間）Ｓ２大気側空間Ｗｄ溶接部

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月３日（１９９９．６．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】なお、リップカバー１４を構成するカバー
プレートの数は、圧力条件等によって決定されるもので
あり、すなわち２枚以上であっても良い。また、先に説
明した実施形態１〜６におけるリップカバー１４も、そ
れぞれ同様に複数のカバープレートを重合した構成とす
ることができ、シールリップ１３とリップカバー１４の
間に一時的に作用した流体圧力が大気側空間Ｓ２へ逃げ
るようにしても良い。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月２１日（２０００．７．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図４】

【図５】

【図６】

【図３】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングの内周に固定されるケース
に、密封対象空間側へ延びる内径側の端部がシャフトの外周
面と密封的に摺接されるシールリップと、このシールリップの前記密封対象空間側の面に添設され
適当な弾性を有する金属薄板からなるリップカバーと、
が保持され、前記シールリップとリップカバーとの間が前記密封対象
空間に対して密閉されたことを特徴とするリップ型シー
ル。
【請求項２】請求項１の記載において、リップカバーの肉厚が０．０５〜０．２５ｍｍであるこ
とを特徴とするリップ型シール。
【請求項３】請求項１の記載において、リップカバーが、金属薄板からなる複数のカバープレー
トを厚さ方向に互いに重合すると共に互いに密封的に接
合したものであることを特徴とするリップ型シール。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかの記載におい
て、シールリップとリップカバーとの間の密封が、このシー
ルリップとリップカバーの先端間に保持されたパッキン
グによりなされたことを特徴とするリップ型シール。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかの記載におい
て、シールリップとリップカバーとの間の密封が、このシー
ルリップとリップカバーの間に保持されたエラストマか
らなるシートによりなされたことを特徴とするリップ型
シール。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれかの記載におい
て、シールリップとリップカバーとの間の密封が、このシー
ルリップとリップカバーの先端同士を互いに接着するこ
とによりなされたことを特徴とするリップ型シール。