JP2006300186A - Shaft sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウジングの孔に装着された回転軸と、その孔との間隙の被密封流体を密封に遮断する軸封装置に係る。特に、ゴム状弾性材製のシール部と、樹脂材製のシール部とを並列に配列して高温で高圧の被密封流体をシールする軸封装置に関する。 The present invention relates to a shaft sealing device that seals off a sealed fluid in a gap between a rotating shaft mounted in a hole of a housing and the hole. In particular, the present invention relates to a shaft seal device that seals a sealed portion made of a rubber-like elastic material and a seal portion made of a resin material in parallel to seal a high-pressure, high-pressure sealed fluid.
本発明の軸封装置に係わる関連技術として、先行する軸封装置が存在する(特許文献1を参照)。この軸封装置は、ポンプハウジングの壁に貫通するロータリーシャフトの周りの軸受け取付台に取り付けられて被密封流体をシールする。そして、この被密封流体は、ポンプハウジング内に流入するとともに、運転中に加圧されるラジエータ等の冷却水である。 As a related technique related to the shaft seal device of the present invention, there is a preceding shaft seal device (see Patent Document 1). This shaft seal device is attached to a bearing mount around a rotary shaft that penetrates the wall of the pump housing to seal the sealed fluid. The sealed fluid is cooling water such as a radiator that flows into the pump housing and is pressurized during operation.
この軸封装置100は、図5に示すような形に形成されている。図5は、この軸封装置100の片側の断面図である。この軸封装置100は、第1シール部110と第2シール部120から構成されている。第1シール部100は、断面がT形状を成してエラストマー材により構成されている。この第1シール部110は円筒状の第1嵌着部110Bと径方向の仕切板110Cと仕切板11Cの先端の二股に形成されたシールリップにより構成されている。そして、被密封流体側Lの第1シールリップ110Aが回転軸150の外周面と密封に嵌合して被密封流体をシールする。また、第1嵌着部110Bの被密封流体側はフランジ部110Fに形成されてハウジング160の端面に当接している。さらに、嵌着部110Bのフランジ部110Fと反対側の端部には環状溝が設けられている。この環状溝には第1支持板112が嵌め込まれている。この環状の第1支持板112は仕切板110Cが被密封流体の圧力を受けたときに支持する。
The
また、第1嵌着部110Bの内周面には第2シール部120が配置されている。この第2シール部120は、断面がL形に形成されて第1嵌着部110Bに第2嵌着部120Bが被密封流体側から嵌着されている。この第2シール部120の回転軸150と密封に嵌合する第2シールリップ120Aが設けられている。この第2シール部120も断面がL形の第2支持部122により支持されている。
Further, the
このように構成された軸封装置100は、第1シール部110と第2シール部120の全体がエラストマーにより形成されている。このようなエラストマーの構成で、被密封流体がラジエータを冷却するときには、被密封流体の温度は120℃以上の温度になる。このため、加熱されたハウジング160に接合する第1シール部110のエラストマーが温度により変形する。特に、加熱しやすいハウジング160と高温の被密封流体に接するフランジ部110Fが変形しやすくなり、第1シール部110を正確な位置に保持できなくなる。また、第2シール部120もエラストマー材製の第1シール部110に嵌合しているので、第1シール部110が変形すると第2シール部120も取付位置が不正確になる。その結果、このような構成の軸封装置100では、高温且つ高圧の被密封流体には不向きである。
In the
また、図2は、軸受け等に用いられるオイルシール用の密封装置200である(特許文献2を参照)。密封装置200は、金属環210Aの内周端にシールリップ201が設けられている。このシールリップ201は回転軸と密封に嵌合するシール面201Aを設けている。シール面201Aは、環状のばね220により回転軸に対して弾性的に締め付けられている。そして、金属環210の端部は、フランジ部210Aに形成されている。このフランジ部210Aは、金属環210の外周を何度も端部に向かって押し出しのプレス加工により形成するために加工が困難になる。このために、密封装置200を量産するには不向きである。また、金属環210をハウジング160の穴に嵌着したのでは、金属環210とハウジング160との嵌合から被密封流体が漏洩する恐れがある。さらに、金属環210とハウジング160との嵌合環に被密封流体が溜まり金属環210に錆が発生する。さらにまた、密封装置200等を修理するために、密封装置200をハウジング160の穴から取り出すとき、圧入した金属環210のみからなる密封装置200を直接に取り出すことは、困難である。また、金属環210にフランジ部210Aを設ける構成の密封装置200では、シールリップ201を一個を設ける場合に限られる。
FIG. 2 shows an oil
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする技術的課題は、被密封流体が高温且つ高圧であっても、固定板によって軸封装置をシールハウジングの貫通孔に固定できるようにするとともに、第2シール部も保持できるようにすることにある。また、軸封装置をシールハウジングの貫通孔から容易に取り外しできるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a technical problem to be solved by the invention is that a shaft sealing device is fixed by a fixed plate even when a sealed fluid is high temperature and high pressure. Is to be able to be fixed to the through hole of the seal housing and to be able to hold the second seal portion. Another object of the present invention is to allow the shaft seal device to be easily removed from the through hole of the seal housing.
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。 The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and the technical solution means is configured as follows.
請求項1に係る本発明の軸封装置は、シールハウジングの孔と軸との間の被密封流体をシールする軸封装置であって、シールハウジング側に保持される嵌着部と、嵌着部と一体に形成されて内周面が軸の外周面と密封に嵌合して被密封流体をシールする第1シールリップと、嵌着部に一体に形成された連結部と、を有するゴム状弾性材製の第1シール部、嵌着部から第1シールリップと連結部とに一体に結合して補強する補強環、第1シール部の被密封流体側と反対に並列に配置されて第1シール部に保持されて内周に軸と密封に嵌合する第2シールリップを有する樹脂材製の第2シール部およびシールハウジングの孔に嵌合する嵌合部を有すると共にシールハウジングの端面に係止する第1係止部を有し、且つ補強環の連結部と接合する第2係止部を有する係止環を具備し、係止環とシールハウジングとの接合する面間にゴム状弾性材製のシール層を有するものである。 A shaft seal device according to a first aspect of the present invention is a shaft seal device that seals a sealed fluid between a hole of a seal housing and a shaft, and includes a fitting portion held on the seal housing side, and a fitting A rubber having a first seal lip that is integrally formed with the portion and whose inner peripheral surface is fitted to the outer peripheral surface of the shaft in a sealed manner to seal the fluid to be sealed, and a connecting portion that is formed integrally with the fitting portion. A first elastic seal member, a reinforcing ring which is integrally joined to the first seal lip and the connecting portion from the fitting portion and reinforced, and arranged in parallel opposite the sealed fluid side of the first seal portion. A second seal portion made of a resin material having a second seal lip that is held by the first seal portion and fits tightly with the shaft on the inner periphery, and a fitting portion that fits into a hole of the seal housing, and the seal housing A first engaging portion that engages with the end face and that is joined to the connecting portion of the reinforcing ring; Comprising a locking ring having an engagement portion, and has a sealing layer made of a rubber-like elastic material between the faces to be joined between the retaining ring and the seal housing.
請求項2に係る発明の軸封装置においては、係止環は第1係止部が嵌合部の一端からフランジ部に形成され、第2係止部が嵌合部の他端から環状の内周部に形成されて補強環の連結部と接合し、且つシール層の厚さが嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されているものである。 In the shaft seal device according to the second aspect of the present invention, the locking ring includes a first locking portion formed on the flange portion from one end of the fitting portion, and a second locking portion annularly formed from the other end of the fitting portion. It is formed on the inner peripheral portion and joined to the connecting portion of the reinforcing ring, and the thickness of the seal layer is formed to be smaller than the thickness of the fitting portion.
請求項3に係る発明の軸封装置においては、係止環は第1係止部が嵌合部の一端からフランジ部に形成され、第2係止部が第1係止部から延びて連結部を囲んで連結し、且つ嵌合部の他端に第2シール部を保持する第2背板を有し、且つシール層の厚さが嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されているものである。
In the shaft seal device of the invention according to
請求項4に係る発明の軸封装置においては、係止環が環状板に形成されて第1係止部が外周部に有してシールハウジングの端面と軸方向へ係止し、第2係止部が内周部に有して補強環の連結部と連結するとともに補強環の連結部を介して第2シール部を保持するものである。
In the shaft seal device of the invention according to
この請求項1に係る本発明の軸封装置によれば、第1シール部をシールハウジングに保持する係止環にはシールハウジングの孔の端面と係止する第1係止部が設けられているから、軸封装置を軸方向へシールハウジングに係止する段付係止面を設ける必要がない。このために、段付係止面の加工が形状適に困難な場合など、どのような形状のシールハウジングにでも取り付けることが可能になる。同時に、係止環には第2係止部が設けられ、補強環の連結部と連結して第2シール部を保持できるから、組立て構造が強固であるとともに、構造が簡単になる。 According to the shaft seal device of the present invention according to claim 1, the locking ring for holding the first seal portion on the seal housing is provided with the first locking portion for locking with the end face of the hole of the seal housing. Therefore, there is no need to provide a stepped locking surface for locking the shaft seal device to the seal housing in the axial direction. For this reason, it becomes possible to attach to the seal housing of any shape, such as when it is difficult to process the stepped locking surface in a suitable shape. At the same time, since the second locking portion is provided on the locking ring and can be connected to the connecting portion of the reinforcing ring to hold the second seal portion, the assembly structure is strong and the structure is simplified.
また、係止環のシールハウジングと接合する面には、薄いゴム状弾性材製のシール層が形成できるから、薄肉のゴム層によって、軸封装置をシールハウジングの孔に容易に嵌合可能になるとともに、ゴム層によってシールハウジングと係止環との嵌合間を効果的にシールすることが可能になる。また、ゴム層を係止環に接着すれば、熱や長時間の間に溶着や、へたりが惹起することもないから、シールハウジングから取り出しが容易になる。そして、この軸封装置は被密封流体が高圧であっても、高温であっても、係止環により耐久能力を発揮する。 In addition, a thin rubber-like elastic seal layer can be formed on the surface of the locking ring that joins the seal housing, so that the thin rubber layer allows the shaft seal device to be easily fitted into the hole of the seal housing. In addition, the rubber layer can effectively seal between the fitting between the seal housing and the locking ring. Further, if the rubber layer is bonded to the locking ring, welding or sag does not occur during heat or for a long time, so that it can be easily taken out from the seal housing. And this shaft seal device demonstrates durability by a locking ring, even if the fluid to be sealed is high pressure or high temperature.
この請求項2に係る発明の軸封装置によれば、係止環の嵌合部がシールフランジ部の孔に嵌合するとともに、係止環の嵌合部の端部に設けたフランジ部がシールハウジングの端面に係止できる。さらに、嵌合部の他端に設けた第2係止部が補強環の連結部と連結できる。そして、係止環に嵌着する第1シール部を保持するとともに、補強環の連結部により第1背板を介して第2シール部を保持できる。このため、シールハウジングの孔に段付部を設けることなく、軸封装置を嵌着して軸方向へ固定することが可能になる。また、係止環の第2係止部と補強環の連結部とを連結するとともに、第1背板を介して第2シール部を保持することが可能になる。このため、軸封装置の各部品の組み立てが強固になるとともに、軸封装置の構造が簡単になる。
According to the shaft seal device of the invention according to
この請求項3に係る発明の軸封装置によれば、係止環のフランジ部がシールハウジングの端面に係止するとともに、第2係止部が第1係止部を介して連結部と結合し、係止環と補強環とを強く連結する。このため、第1シール部と係止環とは連結部を介して結合できる。同時に、係止環の第2背板は直接に第2シール部を支持できる。このため第1シール部と第2シール部の結合が直接に結合できる。
According to the shaft seal device of the invention of
この請求項4に係る発明の軸封装置によれば、第1シール部の補強環の連結部と環状板に形成された係止環とを結合することにより、係止環の外周の第1係止部がシールハウジングの端面に係止できる。同時に、環状板の内周の第2係止部が補強環に連結できる。そして、補強環の連結部が第1背板を介して第2シール部を保持する。このため、シールハウジングの孔に段付部が設けられていなくとも、軸封装置を嵌着して軸方向へ固定することが可能になる。このため、第1シール部と第2シール部を一体に結合できる。そして、軸封装置の構造が強固に組み立てられる。さらに、軸封装置は耐圧能力が発揮される。
According to the shaft seal device of the invention according to
以下、本発明に係わる実施の形態の軸封装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a shaft seal device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each drawing described below is a design drawing in which the dimensional relationship is accurate.
先ず、本発明に係わる軸封装置1の実施例1を説明する。図1は、軸封装置1の片側の断面図である。また、図2は図1の軸封装置1を回転軸50に挿入した状態の片側の断面図である。この図1および図2を参照して説明する。回転軸50は、ハウジング60に設けられた軸受用の孔60Bに装着される。この孔60Bと回転軸50との間の機内側Lに内在する被密封流体を軸封装置1によりシールする。この被密封流体は、冷却液などである。例えば、ラジエータ等を冷却する場合には、温水は120℃以上に加熱される。同時に、被密封流体の圧力は1MPa以上である。
First, a first embodiment of the shaft seal device 1 according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of one side of the shaft seal device 1. 2 is a cross-sectional view of one side of the shaft seal device 1 of FIG. This will be described with reference to FIGS. The rotating
第1シール部2は、円筒状の嵌着部2Bと、この嵌着部2Bの一端に内径方向へ延在する第1シールリップ2Aと、この嵌着部2Bの他端に延在する連結部3Bとに形成する。第1シールリップ2Aの内端の第1シール面2A1は、回転軸50と嵌合して密接する。また、嵌着部2Bの外周である嵌合面2Cは、係止環15の嵌合部15Cと嵌合して結合する。この第1シール部2はゴム材又はゴムのように弾性変形する樹脂材を成形して本体に形成する。この本体には補強環3を埋設して本体の固定側を補強する。つまり、補強環3は、嵌合部15Cを嵌着部2Bに埋設すると共に、第1シールリップ2Aを補強するフランジ状の補強部3Aと嵌合部15Cの補強部3Aと反対側のフランジ部により連結部3Bを補強する。この連結部3Bは本体とフランジ部からなるが、被密封流体が漏れない構成の場合にはフランジ部のみにすることができる。この補強環3は、必要に応じて本体の側面に接着して補強しても良い。また、補強環3の材質は鋼板、アルミニウム合金、ステンレス鋼等を利用する。また、第1シール部2の本体の材質は、フルオロエラストマー、例えば、ISOコードFPM(商標名バイトン)、ニトリルゴム、例えば、ISOコードHNBR(サーバン)、その他、フッ素ゴム、(FKM)、パーフロロエラストマ(FFKM)、シリコーンゴム(VMQ)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)などが適している。
The
第2シール部5は、環状板に形成されており、外周側の支持部5Bから内端側の第2シールリップ5Aを機内側Lへ折り曲げて折曲部に形成する。この支持部5Bは、第1シールリップ2Aに接合状態に保持する。この第2シール部5は、樹脂材製である。また、第2シール部5は、ゴム状弾性材にすることもできるが、第1シールリップ2Aを支持する役目もあるので、硬質材にすることが好ましい。第2シール部5は、第1シールリップ2Aとほぼ並列に配置する。そして、図2に示すように、第2シールリップ5Aの内周の第2シール面5A1は、回転軸50の外周面と円筒状に長く密接した状態に嵌合する。さらに、第2シールリップ5Aの外周面は、第1シールリップ2Aの内周面に近接状態に配置される。この状態で、第1シールリップ2Aに直接に被密封流体の高圧力が作用した場合には、回転軸50に嵌合した第2シール面5A1によって支持された第2シールリップ5Aは、第1シールリップ2Aを強く支持することができる。
The
第2シール部5は、外周面が嵌着部2Bの内周面に嵌着した状態で、支持部5Bが第1背板10により背面から支持する。第1背板10は断面がL形で環状体である。この第1背板10は、内周部に第2シールリップ5Aの折曲部を支持する腰掛部10Bを設ける。また、第1背板10の円筒部の他端には押圧部10Aを設ける。そして、連結部3Bにより押圧部10Aが支持されて第1背板10により第2シール5の支持部5Bを第1シールリップ2Aに密着する。
As for the 2nd seal |
この組み立てられた第1シール部2と第2シール部5は、シールハウジング60の孔60Bに嵌合するときに、係止環15を介して嵌着する。係止環15は、孔60Bと嵌合する嵌合部15Cに形成するとともに、一端部にフランジ状の第1係止部15Aを形成する。第1係止部15Aは、シールハウジング60における孔60Bの端面60Aと係止する。また、嵌合部15Cの第1係止部15Aと反対の端部には第2係止部15Bを設ける。この第2係止部15Bは、連結部3Bと接合状態に連結して第1背板10の押圧部10Aを支持する。そして、係止環15のシールハウジング60の孔60Bと嵌合する面には嵌合部15Cの肉厚より薄い肉厚のゴム層20を接着する。係止環15の材質は、鋼、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム、硬質の樹脂等である。また、ゴム層20の材質は、第1シール部2の本体と同様な材質である。
The assembled
このように形成された実施例1の軸封装置1は、シールハウジング60の孔60Bに取り付けるときに、この孔60Bに軸封装置1を嵌着して軸方向に固定する段付部が設けられていなくとも、係止環15によって容易に保持することが可能になる。また、軸封装置1には、第1係止部15Aが設けられているから、この第1係止部15Aを利用してシールハウジング60の孔60Bから取り出すことができる。つまり、図示省略の第1係止部15Aには円周に沿って3等配にねじが設けられており、このねじにボルトを螺合して係止環15をシールハウジング60から抜き出すことが可能になる。さらに、第2係止部15Bと連結部3Bを接合状態に連結すると、各部品の結合力により第1シール部2と第2シール部5とを強固に結合することができる効果を奏する。なお、Aは、機外側である。
When the shaft seal device 1 of the first embodiment formed in this way is attached to the
次に、本発明に係わる実施例2の軸封装置1について説明する。図3は、実施例2に係る軸封装置1の片側の断面図である。図3においてもシールハウジング60の孔60Bに軸封装置1を軸方向に固定する段付固定面がない。この軸封装置1において、図1と相違する点は、第1シール部2の嵌着部2Bは、図1の軸封装置1の嵌着部2Bに対して第1シールリップ2Aと反対の機外側Aに形成したものである。そして、嵌着部2Bから連結部3Bをシールハウジング60の端面60Aの径方向へフランジ部に形成する。この連結部3Bは補強環3のフランジ部とフランジ部の周りのゴム材の本体により形成する。そして、係止環15の第1係止部15Aより延在した第2係止部15Bと第1係止部15Aとの間で連結部3Bを狭持して連結する。さらに、係止環15には嵌合部15Cの他端に第2背板15Dを設けるとともに、第2背板15Dの内端に腰掛部10Bを形成する。この第2背板10Dの内周に設けた腰掛部10Bにより第2シール部5を第1シールリップ2Aとの間に狭持して保持する。その他の構成は、図1の軸封装置1とほぼ同一である。
Next, a shaft seal device 1 according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of one side of the shaft seal device 1 according to the second embodiment. Also in FIG. 3, the
このように形成された実施例2の軸封装置1は、シールハウジング60の孔60Bに取り付けるときに、この孔60Bに軸封装置1を嵌着して軸方向に固定する段付固定面が設けられていなくとも、係止環15によって容易に固定することが可能になる。また、第1係止部15Aを利用してシールハウジング60の孔60Bから図1と同様にして取り出すと、容易に取り出すことができる。
When the shaft sealing device 1 according to the second embodiment formed in this way is attached to the
次に、本発明に係わる実施例3の軸封装置1について説明する。図4は、実施例3に係る軸封装置1の片側の断面図である。図4においても、シールハウジング60の孔60Bに軸封装置1を軸方向に固定する段付固定面が設けられていないものである。この軸封装置1において、図1と相違する点は、係止環15と補強環3とを一体にした変形した実施例である。この補強環3は図1の補強環3とほぼ同一形状である。そして、係止環15は、環状板に形成されて内周の第2係止部15Bを補強部3Aにスポット溶接して一体化する。または、係止環15と補強嵌3とを一体にすることもできる。この第2係止部15Bと連結部3Bとにより第1背板10を介して第2シール部5を第1シールリップ2Aと並列に保持する。この係止環15の外周側は第1係止部15Aである。第1係止部15Aはゴムの本体により係止環15を覆って端面60Aとの間をシールしているが、シールハウジング60との接合面がゴム材製の嵌合部2Bの嵌合面2Cによりシールしているから、図1のようにゴムのない第1係止部15Aにすることもできる。その他の構成は図1の軸封装置1とほぼ同一である。
Next, a shaft seal device 1 according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of one side of the shaft seal device 1 according to the third embodiment. Also in FIG. 4, the step fixing surface for fixing the shaft sealing device 1 in the axial direction is not provided in the
なお、実施例2および実施例3の軸封装置1は、回転軸50が挿入されると図2のような状態になる。そして、第2シール面5A1が回転軸50の外周面に円筒状に勘合してシールするとともに、第1シールリップ2Aが被密封流体の圧力を受けたときには、第2シールリップ5Aにより支持する。そして、係止環15の第1係止部15Aは、シールハウジング60の孔60Bの端面60Aに係止する。また、係止環15の嵌合部15Cは嵌合部15Cより薄い肉厚のゴム層20を介してシールハウジング60の孔60Bと密封に嵌着する。さらに、嵌合部15Cの端部に設けた第2係止部15Bと補強環3の連結部3Bとは接合して連結し、第1背板10を介して第2係止部15Bとの間に第1シールリップ2Aと第2シール部5とを狭持し、第1シール部2と並列に第2シール部5を結合して組み立てる。
In addition, the shaft seal device 1 of Example 2 and Example 3 will be in a state like FIG. 2 if the
以上に説明したよう通り、本発明の軸封装置は、シールハウジングの孔に段付固定面が無くとも、軸方向へ係止することのできるものであ。その結果、シールハウジングの加工を安価にできる有用な軸封装置である。また、シールハウジングの孔が小さな内径であっても、容易に取り付けられる有用な軸封装置である。 As described above, the shaft seal device of the present invention can be locked in the axial direction even if the hole of the seal housing does not have a stepped fixing surface. As a result, it is a useful shaft seal device that can reduce the cost of processing the seal housing. Moreover, even if the hole of a seal housing is a small internal diameter, it is a useful shaft seal device that can be easily attached.
1 軸封装置
2 第1シール部
2A 第1シールリップ
2B 嵌着部
2C 嵌合面
3 補強環
3A 補強部
3B 連結部
5 第2シール部
5A 第2シールリップ
5A1 第2シール面
10 第1背板
10A 押圧部
10A1 仕切部
10B 腰掛部
15 係止環
15A 係止部
15B 第2背板
15C 固定部
50 軸(回転軸)
60 シールハウジング
60A 端面
60B 孔
A 機外部
L 機内部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
60
Claims (4)
The locking ring is formed on an annular plate, the first locking portion is provided on the outer peripheral portion and locked in the axial direction with the end surface of the seal housing, and the second locking portion is provided on the inner peripheral portion. The shaft seal device according to claim 1, wherein the shaft seal device is connected to the connection portion of the reinforcement ring and holds the second seal portion via the connection portion of the reinforcement ring.
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