JP2001254840A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時に発生するシールリップ４，５の
摺動発熱を無くすことができ、もってシール寿命を長く
延ばすことが可能な密封装置１を提供する。 【解決手段】 相対回転する内周側部材２６と外周側部
材２８との間を密封する密封装置１において、内周側部
材２６に装着され、外周側部材２８に摺動自在に密接す
るシールリップ４，５を有し、このシールリップ４，５
が、低速回転時に外周側部材２８の端面部２８ａ，２８
ｂに摺動自在に密接するとともに、高速回転時に遠心力
により外周側部材２８の端面部２８ａ，２８ｂから離れ
てラビリンスシール６，７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密封装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、圧延機の軸受部に装着される
密封装置として図５に示すものが知られており、この密
封装置５１は以下のように構成されている。

【０００３】すなわち先ず、軸受５２の外周側部材５３
の内周側に装着される金属製の取付環５４が設けられて
おり、この取付環５４の内周部に、軸受５２の内周側部
材５５の外周面５５ａに摺動自在に密接するゴム状弾性
材製のシールリップ５６が設けられている。シールリッ
プ５６は、その外周部にガータスプリング５７を嵌合さ
れて、軸受５２の内周側部材５５の外周面５５ａに対し
て常に密接している。

【０００４】しかしながら、この密封装置５１には、以
下のような不都合がある。

【０００５】すなわち、上記したように取付環５４の内
周部に設けられたシールリップ５６が軸受５２の内周側
部材５５の外周面５５ａに対して常に密接する構造とさ
れているために、高速回転時にシールリップ５６の摺動
発熱が大きくなり、これを原因として、シールリップ５
６に硬化現象によるクラックが発生し、シール寿命が短
いものとなってしまう。また、軸受５２の内周側部材５
５の摺動摩耗が大きいと云う不都合もある。

【０００６】上記不都合を解消するには、図６に示すよ
うに、回転時における遠心力によりシールリップ６６を
移動させて接触状態を変化させるのが好適であり、この
図６の密封装置６１は以下のように構成されている（特
開昭６３−１３５６５８号公報参照）。

【０００７】すなわち先ず、所定の回転機器６２の内周
側部材６３の外周側に装着される取付環６４が設けられ
ており、この取付環６４の外周部に、機器６２の外周側
部材６５に設けた傾斜面部６５ａに摺動自在に密接する
シールリップ６６が設けられている。シールリップ６６
は、その回転時に遠心力により回転軸に対して半径方向
外方に変形するように形成されており、回転速度が増大
するのに伴って傾斜面部６５ａに軽く接触しながら移動
する。

【０００８】したがって、この図６の密封装置によれ
ば、上記したように回転速度が増大するのに伴ってシー
ルリップ６６が傾斜面部６５ａに軽く接触しながら移動
するために、回転時に発生する摺動発熱を小さく抑える
ことができるが、この密封装置６１には、以下のような
不都合がある。

【０００９】すなわち、この密封装置６１において、シ
ールリップ６６は遠心力により傾斜面部６５ａに軽く接
触しながら移動するが、高速回転時においても傾斜面部
６５ａから離れるものてはない。したがって、高速回転
時に発生する摺動発熱をそれほど小さくすることができ
ず、その調整が困難で、なお改良の余地がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みて、高速回転時に発生するシールリップの摺動発熱を
無くすことができ、もってシール寿命を長く延ばすこと
が可能な密封装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１による密封装置は、相対回転する
内周側部材と外周側部材との間を密封する密封装置にお
いて、前記内周側部材に装着され、前記外周側部材に摺
動自在に密接するシールリップを有し、前記シールリッ
プが、低速回転時に前記外周側部材の端面部に摺動自在
に密接するとともに、高速回転時に遠心力により前記外
周側部材の端面部から離れてラビリンスシールを形成す
ることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の請求項２による密封装置
は、上記した請求項１の密封装置において、外周側部材
に複数の端面部が階段状に設けられ、この複数の端面部
に対応して密封装置に複数のシールリップが設けられ、
各シールリップが請求項１に記載したところに従って端
面部に接離することを特徴とするものである。

【００１３】上記構成を備えた本発明の請求項１による
密封装置のように、シールリップが低速回転時に外周側
部材の端面部に摺動自在に密接するとともに高速回転時
に遠心力により外周側部材の端面部から離れてラビリン
スシールを形成すると、高速回転時にシールリップが外
周側部材から離れるために、シールリップに発生する摺
動発熱を無くすことが可能となり、同時にラビリンスシ
ールによって適切な密封を行なうことが可能となる。

【００１４】またこれに加えて、上記構成を備えた本発
明の請求項２による密封装置によると、外周側部材に複
数の端面部が階段状に設けられ、この複数の端面部に対
応して密封装置に複数のシールリップが設けられ、各シ
ールリップが端面部に対して接離するために、高速回転
時に複数のラビリンスシールが形成され、これによりラ
ビリンス効果を得られ易くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面にし
たがって説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施例に係る密封装置１
の半裁断面を示しており、その装着状態が図２に示され
ている。また、図３は図２の要部拡大図、図４は作動状
態説明図である。

【００１７】図２に示すように、当該実施例に係る密封
装置１は、圧延機における軸受部２１に装着されるもの
であり、軸箱２２内の内輪２３に取り付けられる第一内
輪シール用ホルダー２４と、この第一内輪シール用ホル
ダー２４に所要数の取付ボルト２５によって着脱自在に
取り付けられる第二内輪シール用ホルダー２６と、軸箱
２２内の外輪２７に取り付けられる外輪シール用ホルダ
ー２８とをシールハウジング２９として、軸受部２１の
外側（大気側）に装着される。

【００１８】また、図３に拡大して示すように、当該密
封装置１は、第二内輪シール用ホルダー２６の外周に嵌
合されることによってシールハウジング２９の内部空間
２９ａに装着されるものであり、このため、第二内輪シ
ール用ホルダー２６に、当該密封装置１の嵌合位置を軸
方向に特定するためのフランジ状のストッパ部２６ａが
設けられるとともに、第一内輪シール用ホルダー２４
に、当該密封装置１の嵌合後の軸方向移動を阻止するた
めのフランジ状のストッパ部２４ａが設けられている。
また、外輪シール用ホルダー２８には、当該密封装置１
のシールリップ４，５が摺動自在に密接する端面部２８
ａ，２８ｂが設けられている。尚、これらのホルダー部
材２４，２６，２８を本願請求項の記載との関係で云う
と、第一内輪シール用ホルダー２４および第二内輪シー
ル用ホルダー２６が内周側部材に相当するとともに、外
輪シール用ホルダー２８が外周側部材に相当する。

【００１９】当該密封装置１は、以下のように構成され
ている。

【００２０】すなわち先ず、当該密封装置１は、内部に
金属製の取付環（補強環とも称する）３を埋設するとと
もに上記したように第二内輪シール用ホルダー２６の外
周に嵌着されるゴム状弾性材製の密封装置本体２を有し
ており、この密封装置本体２に同じくゴム状弾性材製の
シールリップ４，５が一体成形されている。

【００２１】取付環３は、筒状部３ａの軸方向一端にフ
ランジ状の平面部３ｂを一体成形したものであって、こ
の平面部３ｂが第二内輪シール用ホルダー２６のストッ
パ部２６ａに突き当てられることにより、嵌着位置につ
いての軸方向の位置決めがなされる。

【００２２】第二内輪シール用ホルダー２６と密封装置
本体２との間は、密封装置本体２の一部であるゴム状弾
性材製の内周シール部２ａにより密封され、第一内輪シ
ール用ホルダー２４と密封装置本体２との間は、同じく
密封装置本体２の一部であるゴム状弾性材製の端面シー
ル部２ｂにより密封される。

【００２３】シールリップ４，５は二本が設けられてお
り、この二本のシールリップ４，５がそれぞれ、外輪シ
ール用ホルダー２８の内周部に設けられた二段の階段状
の端面部２８ａ，２８ｂに摺動自在に密接している。こ
の二段の階段状の端面部２８ａ，２８ｂは、外側（大気
側）の第一端面部２８ａの方が内側（軸受側）の第二端
面部２８ｂよりも径寸法を大きく形成されており、間に
筒状面２８ｃが設けられて、外側の第一端面部２８ａの
内径寸法と内側の第二端面部２８ｂの外径寸法とが互い
にほぼ同じ大きさに形成されている。端面部２８ａ，２
８ｂは何れも外側を向いており、かつ軸直角の平面とし
て形成されている。

【００２４】二本のシールリップ４，５は、互いにほぼ
同じ大きさであるとともにほぼ同じ断面形状に形成され
ており、それぞれ密封装置本体２から径方向外方であっ
てかつ内側（斜め内側）に向けて斜めに突出するように
形成されており、外側の第一シールリップ４が外側の第
一端面部２８ａに摺動自在に密接するとともに、内側の
第二シールリップ５が内側の第二端面部２８ｂに摺動自
在に密接している。互いにほぼ同じ大きさのシールリッ
プ４，５が階段状の端面部２８ａ，２８ｂに順次密接す
るのは、密封装置本体２の軸方向で外径寸法に差が設定
されていて、外側の第一シールリップ４の方が内側の第
二シールリップ５よりも径方向外方に配置されているか
らである。

【００２５】シールリップ４，５はそれぞれ、以下のよ
うに構成されている。

【００２６】すなわち、上記したように密封装置本体２
から斜め内側に向けて突出成形された各シールリップ
４，５には、その根元部４ａ，５ａの内側に環状の凹部
（くびれ部とも称する）４ｂ，５ｂが設けられており、
これにより先端部４ｃ，５ｃの幅の方が根元部４ａ，５
ａの幅よりも大きく形成されている。したがって、軸受
２１の回転に伴って当該密封装置１が回転して回転数が
所定値（例えば、周速毎秒２０ｍ）に達すると、図４に
示すように、各シールリップ４，５が遠心力により端面
部２８ａ，２８ｂから離れ、各シールリップ４，５と端
面部２８ａ，２８ｂとの間に、所定の軸方向間隙６ａ，
７ａを備えたラビリンスシール６，７が形成される。回
転数が所定値を下回ると、各シールリップ４，５は再
度、端面部２８ａ，２８ｂに密接する。

【００２７】上記構成を備えた密封装置１は、上記した
ように圧延機における軸受部２１に装着されて外部の水
やスケール等が軸受２１内に侵入しないようにするもの
であって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に
特徴を有している。

【００２８】すなわち先ず第一に、上記したようにシー
ルリップ４，５が低速回転時に外輪シール用ホルダー２
８の端面部２８ａ，２８ｂに摺動自在に密接するととも
に高速回転時に遠心力により同ホルダー２８の端面部２
８ａ，２８ｂから離れてラビリンスシール６，７を形成
するように構成されているために、高速回転時にシール
リップ４，５は端面部２８ａ，２８ｂから離れて非接触
状態で回転する。したがって、高速回転時にシールリッ
プ４，５に摺動発熱が発生するのを抑えることができ、
これによりクラックの発生等、摺動発熱による不具合の
発生を未然に防止することができる。また、高速回転時
には、ラビリンスシール６，７の動圧作用によって適切
な密封を行なうことができ、このラビリンスシール６，
７による密封効果は、複数の端面部２８ａ，２８ｂが階
段状に設けられるとともに、これに対応して複数のシー
ルリップ４，５が設けられていて、大気側とシールリッ
プ４，５間と軸受側とで段階的な圧力差構造が設定され
るために、特に大きなものである。

【００２９】また、複数の端面部２８ａ，２８ｂが階段
状に設けられるとともに、これに対応して複数のシール
リップ４，５が設けられているために、複数のシールリ
ップ４，５はその径寸法ないし径方向位置を互いに異に
するように配置される。したがって、圧延ラインの前段
後段で周速の異なる条件下でも同一規格の密封装置１を
使用することが可能となり、これにより密封装置１の汎
用性を拡大することができる。

【００３０】また、当該密封装置１が第二内輪シール用
ホルダー２６の外周に嵌合されるとともにこの第二内輪
シール用ホルダー２６が第一内輪シール用ホルダー２４
にボルト止めされているために、ボルト２５を外せば、
当該密封装置１を第二内輪シール用ホルダー２６に嵌合
された状態で軸受２１から取り外すことができる。した
がって、他のホルダー２４，２８を取り外す必要なく、
比較的容易に密封装置１の着脱作業を行なうことができ
る。

【００３１】尚、本発明において、端面部の階段数は二
段に限られず、三段以上であっても良く、この場合は、
階段数と同数のシールリップが設けられる。また、階段
数に関係なく、端面部は図６の従来技術と同じように傾
斜面であっても良い。また、内周側部材は内輪シール用
ホルダーに限られることなく、他の部品や内輪そのもの
であっても良く、同様に、外周側部材は外輪シール用ホ
ルダーに限られることなく、他の部品や外輪そのもので
あっても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００３３】すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の
請求項１による密封装置においては、シールリップが低
速回転時に外周側部材の端面部に摺動自在に密接すると
ともに高速回転時に遠心力により外周側部材の端面部か
ら離れてラビリンスシールを形成するために、高速回転
時にシールリップは端面部から離れて非接触状態で回転
する。したがって、高速回転時にシールリップに摺動発
熱が発生するのを抑えることができ、これによりクラッ
クの発生等、摺動発熱による不具合の発生を未然に防止
することができる。したがって、シール寿命を延ばすこ
とができる。また、高速回転時には、ラビリンスシール
の動圧作用によって適切な密封を行なうことが可能であ
る。

【００３４】またこれに加えて、上記構成を備えた本発
明の請求項２による密封装置においては、外周側部材に
複数の端面部が階段状に設けられ、この複数の端面部に
対応して密封装置に複数のシールリップが設けられ、各
シールリップが端面部に対して接離するために、高速回
転時に複数のラビリンスシールが形成され、これにより
大きなラビリンス効果を得ることができる。また、外周
側部材に複数の端面部が階段状に設けられるとともに、
これに対応して密封装置に複数のシールリップが設けら
れるために、複数のシールリップはその径寸法ないし径
方向位置を互いに異にするように配置される。したがっ
て、当該密封装置が圧延機の軸受部に装着される場合
に、圧延ラインの前段後段で周速の異なる条件下でも同
一規格の密封装置を使用することが可能となり、これに
より密封装置の汎用性を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る密封装置の半裁断面図

【図２】同密封装置の装着状態を示す半裁断面図

【図３】図２の要部拡大図

【図４】同密封装置の作動状態を示す半裁断面図

【図５】従来例に係る密封装置の半裁断面図

【図６】他の従来例に係る密封装置の半裁断面図

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ 密封装置本体 ２ａ 内周シール部 ２ｂ 端面シール部 ３ 取付環 ３ａ 筒状部 ３ｂ 平面部 ４ 第一シールリップ ４ａ，５ａ 根元部 ４ｂ，５ｂ 凹部 ４ｃ，５ｃ 先端部 ５ 第二シールリップ ６，７ ラビリンスシール ６ａ，７ａ 間隙 ２１ 軸受部 ２２ 軸箱 ２３ 内輪 ２４ 第一内輪シール用ホルダー ２４ａ，２６ａ ストッパ部 ２５ 取付ボルト ２６ 第二内輪シール用ホルダー（内周側部材） ２７ 外輪 ２８ 外輪シール用ホルダー（外周側部材） ２８ａ 第一端面部 ２８ｂ 第二端面部 ２８ｃ 筒状面 ２９ シールハウジング ２９ａ 内部空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転する内周側部材（２６）と外周
   側部材（２８）との間を密封する密封装置（１）におい
   て、 前記内周側部材（２６）に装着され、前記外周側部材
   （２８）に摺動自在に密接するシールリップ（４）
   （５）を有し、 前記シールリップ（４）（５）が、低速回転時に前記外
   周側部材（２８）の端面部（２８ａ）（２８ｂ）に摺動
   自在に密接するとともに、高速回転時に遠心力により前
   記外周側部材（２８）の端面部（２８ａ）（２８ｂ）か
   ら離れてラビリンスシール（６）（７）を形成すること
   を特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 請求項１の密封装置（１）において、 外周側部材（２８）に複数の端面部（２８ａ）（２８
   ｂ）が階段状に設けられ、この複数の端面部（２８ａ）
   （２８ｂ）に対応して密封装置（１）に複数のシールリ
   ップ（４）（５）が設けられ、各シールリップ（４）
   （５）が請求項１に記載したところに従って端面部（２
   ８ａ）（２８ｂ）に接離することを特徴とする密封装
   置。