JP2003343737A - 回転軸シール - Google Patents

回転軸シール

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JP2003343737A
JP2003343737A JP2002156786A JP2002156786A JP2003343737A JP 2003343737 A JP2003343737 A JP 2003343737A JP 2002156786 A JP2002156786 A JP 2002156786A JP 2002156786 A JP2002156786 A JP 2002156786A JP 2003343737 A JP2003343737 A JP 2003343737A
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rotary shaft
inner peripheral
sliding contact
shaft seal
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Atsushi Hosokawa
敦 細川
Tomoya Inagaki
朋也 稲垣
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Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/54Other sealings for rotating shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3228Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip formed by deforming a flat ring

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑流体が欠乏しがちな被密封流体を、長期
間、安定して密封する回転軸シールを提供する。 【解決手段】 回転軸Sに摺接して圧力室側Aの流体を
密封する摺接内周端縁部14を有するゴムリップ部10を備
えている回転軸シール1に於て、摺接内周端縁部14の近
傍位置に、潤滑流体溜り部Gを、配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転軸シールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、回転軸とケーシングとの間の
密封のため、各種オイルシール等の回転軸シールが用い
られてきた。これ等のシールは、回転軸の外周面に線接
触状に摺接するゴムリップ部を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
オイルシール等は、ゴムリップ部が常時オイル(潤滑
油)内に浸されている場合には、ゴムリップの摩耗につ
いて問題がなかった。しかしながら、使用状況・使用条
件によっては、気体が大半を占める流体を密封せねばな
らない場合があり、潤滑油が乏しい状況で使用される
と、ゴムリップが早期に摩耗し、外部漏洩を発生した
り、あるいは、回転摺動発熱によりゴム材料が熱劣化
(硬化)してクラックが発生して、外部漏洩を生ずる等
の問題があった。
【0004】本発明の目的は、このように潤滑が乏しい
使用状況下でも、早期摩耗せず、クラック発生を起こさ
ず、寿命の長い回転軸シールを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、回転
軸に線接触状に摺接して圧力室側の流体を密封する摺接
内周端縁部を有するゴムリップ部を備えた回転軸シール
に於て、該ゴムリップ部が、上記摺接内周端縁部よりも
圧力室側であって該摺接内周端縁部の近傍位置に、潤滑
流体溜り部を有するものである。また、潤滑流体溜り部
が、潤滑流体が回転軸の回転と連れ廻りして螺旋運動し
つつ上記摺接内周端縁部へ潤滑流体を供給する螺旋溝に
て構成されている。又は、潤滑流体溜り部が、上記回転
軸の軸心方向から見て、放射状の複数本の凹溝から構成
されている。又は、潤滑流体溜り部が、上記回転軸の軸
心方向から見て、円周上に配設された複数個の有底孔部
から構成されている。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づき
本発明を詳説する。
【0007】図1、図2に示した第1の実施の形態に於
て、図1は断面図を示し、図2はその正面図を示してお
り、2点鎖線にて示す回転軸SとハウジングHの間に本
発明に係る回転軸シール1は介装される。2は金属製ア
ウターケースであって、円筒部5と、その両端の内鍔部
3,4とから成り、図1の左方の圧力室側Aの内鍔部3
は十分に大きく内径方向へ延伸している。
【0008】そして、6はゴム製シール部であって、ア
ウターケース2の外周面、及び、上記内鍔部3の圧力室
側A及び低圧室(大気)側Bの両面に、接着・溶着・融
着・焼付等にて一体に固着されている。
【0009】また、7は螺旋溝8付きのシールエレメン
トであり、9は金属製インナーケースであり、シールエ
レメント7の背面(低圧室側Bの面)を押圧し、上記ゴ
ム製シール部6の一部と共に、内鍔部3とこのインナー
ケース9にて、強く挾圧して保持する。なお、低圧室側
Bの小さな内鍔部4は組立時に塑性加工にて内径方向へ
変形させて、インナーケース9の低圧室側Bの端面を押
圧して、上記挾圧するための力を付与している。
【0010】ゴム製シール部6は、具体的には、外周面
に凹凸波部を有し、アウターケース2の円筒部5の外周
面に固着されるハウジング圧着壁部11と、内鍔部3を被
覆状に固着される断面U字状の軸心直交方向壁部12と、
この壁部12の内径端から、圧力室側Aへ延伸したゴムリ
ップ部10とを、有する。このゴムリップ部10は、回転軸
Sに線接触状に摺接して、圧力室側Aの流体を密封する
摺接内周端縁部14を、有する。
【0011】さらに具体的にゴムリップ部10について述
べると、断面L字状のシールエレメント7が回転軸Sに
摺接する内周筒壁部7aに沿って、乃至、僅かな間隙─
──圧力室側Aへしだいに増加する小間隙───を形成
するように、基端内面が、圧力室側Aへ延伸し、かつ、
シールエレメント7の内円筒壁部7aの先端(圧力室側
A端)近傍から、回転軸Sへしだいに接近する勾配面15
を有し、上記摺接内周端縁部14に到る。この摺接内周端
縁部14から、逆に、回転軸Sからしだいに離れる勾配面
16を有し、結局、摺接内周端縁部14は、三角山型断面を
有する。
【0012】他方、ゴムリップ部10は、軸心直交方向壁
部12の圧力室側Aの鉛直面12aから、アール状隅部を介
して、軸心Lと略平行な円筒外周面部17に連なり、さら
に、先端縮径部18をもって、圧力室側Aの最先端19に到
り、この最先端19にて前記勾配面16と交わる。この最先
端19は、断面に於て、直角よりも小さい角度(鋭角)に
形成されている。
【0013】ところで、この回転軸シール1が適用され
る圧力室側Aの流体は、大半が気体状であって、例えば
ミスト状(霧状)に、潤滑オイル等の潤滑流体が存在す
る場合がある。そこで、ゴムリップ部10には、潤滑流体
溜り部Gが形成される。即ち、摺接内周端縁部14よりも
圧力室側Aであって、この摺接内周端縁部14の近傍位置
───勾配面16───に、回転軸Sの回転方向と同じ方
向の螺旋溝20を形成する。
【0014】言い換えると、最先端19から、摺接内周端
縁部14へ、しだいに回転軸Sへ接近する勾配面16に、
(潤滑オイル等の)潤滑流体が回転軸Sの回転と連れ廻
りして螺旋運動しつつ、摺接内周端縁部14へ潤滑流体を
供給するように、螺旋溝20が形成されている。
【0015】例えば、図2に於て、回転軸Sが右回転
(時計廻り)であれば、螺旋溝20はその外周側から右回
転しつつ内周側へ進むように、形成する。このように、
回転軸Sの回転方向と同方向の螺旋溝20を形成すること
により、勾配面16の螺旋溝20内の潤滑流体がその表面張
力により、回転軸Sの回転運動と共に引張られて連れ廻
りし、摺接内周端縁部14の潤滑流体の不足を、補充す
る。また、螺旋溝20は、ゴム成型時に一体に成型して
も、又は、機械的に切り込み加工等にて形成しても、良
いが、いずれにせよ、潤滑流体の保持寸法が長大である
ので、十分な潤滑流体を保持し、長期にわたって、潤滑
流体を摺接内周端縁部14へ、供給し続けることができ
る。
【0016】次に、図3の断面図と図4の正面図に示す
第2の実施の形態に於て、図1と図2と同一符号は同様
の構成を示し、説明を省略するが、相違する点は以下の
通りである。即ち、潤滑流体溜り部Gは、回転軸Sの軸
心L方向から見て(図4)、放射状の複数本の凹溝21…
から、構成される。
【0017】図3では、この凹溝21…は、最先端19を一
頂点とする断面三角形の溝であり、基端側の1辺Cは潤
滑流体が摺接内周端縁部14へ導かれ易いように、軸心L
との直交面よりも、内径側が後方(低圧室側B)へ近づ
くように、傾斜している。
【0018】なお、この凹溝21の溝幅や深さや本数や配
置は、潤滑流体の粘性等の性質、及び、使用条件等に応
じて、変更自由である。また、ゴムの成型時に一体成型
しても、又は、その後の機械加工にて、形成するも、選
択自由である。この図3と図4の凹溝21…では、潤滑流
体が滴り落ち易くなり、潤滑流体の供給がかなり悪い環
境で有効なものとなる。
【0019】次に、図5の断面図と図6の正面図に示す
第3の実施の形態に於て、図1と図2と同一符号は同様
の構成を示す。説明を省略するが、相違する点は、以下
の通りである。即ち、潤滑流体溜り部Gは、回転軸Sの
軸心L方向から見て(図6)、円周上に配設された複数
個の有底孔部22…から構成されている。
【0020】図5と図6では、この有底孔部22は、略半
円球状の凹窪状の場合を示す。これを、円柱状孔部とし
たり、角柱状孔部としたり、その形状は、変更可能であ
る。そして、この図5と図6のように有底孔部22…とす
ることで、表面張力が発生し易く、潤滑流体が一層確実
に保持され、長い期間、潤滑流体を摺接内周端縁部14へ
供給しつづけることができる。
【0021】本発明は、上述のように、摺接内周端縁部
14の近傍位置であって、圧力室側Aに、潤滑流体溜り部
Gを配設したので、回転軸Sの回転状態下では、摺接内
周端縁部14と回転軸Sとの接触部(シール部位)から、
若干の流体が圧力室側Aから低圧室側Bへと漏れ出すこ
とにより、低圧室側Bへの若干の吸引力が発生し、これ
によって、潤滑流体溜り部Gから潤滑流体が滴り落ち
(にじみ出し)、接触部(シール部位)に供給されて、
潤滑作用をなす。
【0022】本発明は、例えば、コンプレッサーの冷媒
の密封用、特に、高速回転用や高圧用にも好適であり、
潤滑流体を常に少量ずつ補給でき、ゴムリップ部10の摺
接内周端縁部14の早期摩耗を有効防止でき、回転軸シー
ルとしての寿命の延長を図り得る。また、クラック発生
の原因となる摺動熱の上昇を抑える効果を有する。
【0023】なお、本発明は、図示の実施の形態に限定
されず、シールエレメント7の枚数を増加したり、(逆
に無くしたり、)あるいは、バックアップ用金属製ケー
スを追加したり、インナーケース9を変形乃至追加した
り、その構造・形状の変更は自由である。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような著
大な効果を奏する。
【0025】(請求項1,2,3,4によれば、)潤滑
オイル等の潤滑流体が乏しい被密封流体に適用しても、
(シール部位としての)摺接内周端縁部14が早期摩耗せ
ず、クラック発生も防止できて、寿命を十分に延ばすこ
とができる。
【0026】(請求項2によれば、)螺旋溝20内の潤滑
流体を回転軸の回転に伴って、少しずつ安定して摺接内
周端縁部14へ補給できる。潤滑流体を保持する長さ寸法
が長大にできるので、一層、長期にわたって安定的な補
給が可能となる。
【0027】(請求項3によれば、)放射状の凹溝21…
から内径側の回転軸Sとの摺接内周端縁部14に潤滑流体
が滴り落ち易く、潤滑流体の供給がかなり悪い環境で、
有効である。(請求項4によれば、)孔部22にて、孔部
22内に潤滑流体はその表面張力で保持され、長期間、安
定して摺接内周端縁部14へ潤滑流体を補給できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図2】要部正面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図4】要部正面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図6】要部正面図である。
【符号の説明】 10 ゴムリップ部 14 摺接内周端縁部 20 螺旋溝 21 凹溝 22 有底孔部 A 圧力室側 G 潤滑流体溜り部 L 軸心 S 回転軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に線接触状に摺接して圧力室側の
    流体を密封する摺接内周端縁部を有するゴムリップ部を
    備えた回転軸シールに於て、 該ゴムリップ部が、上記摺接内周端縁部よりも圧力室側
    であって該摺接内周端縁部の近傍位置に、潤滑流体溜り
    部を有することを特徴とする回転軸シール。
  2. 【請求項2】 潤滑流体溜り部が、潤滑流体が回転軸の
    回転と連れ廻りして螺旋運動しつつ上記摺接内周端縁部
    へ潤滑流体を供給する螺旋溝にて構成されている請求項
    1記載の回転軸シール。
  3. 【請求項3】 潤滑流体溜り部が、上記回転軸の軸心方
    向から見て、放射状の複数本の凹溝から構成されている
    請求項1記載の回転軸シール。
  4. 【請求項4】 潤滑流体溜り部が、上記回転軸の軸心方
    向から見て、円周上に配設された複数個の有底孔部から
    構成されている請求項1記載の回転軸シール。
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