JP2009103209A - 密封装置 - Google Patents

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岳洋 中川
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Abstract

【課題】対油シールリップ13の密接摺動部へ外部Aからの泥水等が侵入するのを極力防止し得る構造とする。
【解決手段】非回転のハウジング2に取り付けられるオイルシール10と、その内周側の回転体5にオイルシール10の軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガ20とを備え、オイルシール10に、回転体5の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップ13が形成された密封装置1において、オイルシール10及びスリンガ20に、対油シールリップ13より外側で互いに径方向に近接対向する筒状部16,24が設けられ、このうち一方の筒状部16がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部24との間にラビリンス隙間LGを形成する溝16aを有する。この溝16aは、スリンガ20の回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びている。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両のトランスファー装置や車輪軸受等、外部からの泥水等に曝されやすい部分の軸周等を密封する密封装置であって、特に、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを防止した構造を備えるものに関する。
車両のトランスファー装置や車輪軸受等に用いられる密封装置は、外部から泥水等が飛来しやすいため、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを極力抑制して、対油シールリップにおける密封性の低下を可及的に防止する必要がある。図3は、従来技術によるこの種の密封装置の一例を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
すなわち図3において、参照符号2はトランスファー装置のハウジング、参照符号3は前記ハウジング2内に挿通され軸受4を介して軸心Oの周りに回転可能な状態に支持された回転軸、参照符号5はこの回転軸3の外周にスプライン嵌合されると共にナット6によって固定されたスリーブ、参照符号7は回転軸3とスリーブ5との間を密封するパッキンである。スリーブ5の端部に形成されたコンパニオンフランジ5aは、不図示のプロペラシャフト等に結合される。
密封装置100は、軸受4の軸方向外側に位置してハウジング2の内周に取り付けられた非回転のオイルシール110と、このオイルシール110の軸方向外側に位置してスリーブ5の外周に取り付けられ、回転軸3及びスリーブ5と一体に回転されるスリンガ120とを備える。
詳しくは、オイルシール110は、軸受4側を向いて延びる対油シールリップ111と、この対油シールリップ111と反対側(外側)を向いて延びる対泥水シールリップ112とを有する。対油シールリップ111は、スリーブ5の外周面に摺動可能に密接されることによって、軸受4に供給される潤滑油の漏洩を防止するものであり、対泥水シールリップ112は、スリンガ120のフランジ部121に摺動可能に密接されることによって、外部Aから飛来する泥水等が、対油シールリップ111側へ侵入するのを抑制するものであり、スリンガ120自体も、そのフランジ部121に生じる遠心力による振り切り作用を有し、更にその外径に形成された外筒部122をハウジング2の端部外周面に近接させることによって、泥水等の侵入に対する抑制効果の向上を図っている(例えば下記の特許文献参照)。
特開2006−9930号公報 特開平9−144891号公報 実開平5−54871号公報 実開平3−67765号公報
しかしながら、従来の密封装置100によれば、スリンガ120の外筒部122とハウジング2の端部外周面との隙間を小さくすると、加工公差や回転軸3の偏心等によって、前記外筒部122がハウジング2の端部外周面と接触するおそれがあるので、前記隙間を十分に小さくすることができず、したがって泥水等の侵入を十分に防ぐことができなかった。
また、スリンガ120の外筒部122にシールリップを設けて、これをハウジング2の端部外周面に摺動可能に密接させることが考えられるが、ハウジング2はふつう鋳造品であるため表面粗さや公差が大きく、シールリップの摺動面が大径であることから、摺動抵抗が大きくなってしまう。しかもシールリップが早期に摩耗してしまい、表面粗さに起因する漏れも発生しやすいといった問題が指摘される。
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、外部からの泥水等に曝されやすい部分の軸周等を密封する密封装置において、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを極力防止し得る構造とすることにある。
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、非回転のハウジングに取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングの内周に挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガとを備え、前記オイルシールに、前記回転体の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップが形成された密封装置において、前記オイルシール及びスリンガに、前記対油シールリップより外側で互いに径方向に近接対向する筒状部が設けられ、このうち一方の筒状部がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部との間にラビリンス隙間を形成する溝を有するものである。
請求項2の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びるものである。
請求項1の発明に係る密封装置によれば、対油シールリップより外側で互いに径方向に対向する一方の筒状部の溝と他方の筒状部との間のラビリンス隙間によって、対油シールリップ側への泥水の侵入を有効に防止することができる。そして前記一方の筒状部がゴム状弾性材料又は低摩擦のフッ素樹脂からなるものであるため、偏心や公差によって筒状部同士が接触するようなことがあっても問題がなく、したがって、双方の筒状部間の隙間を著しく小さくして対泥水シール機能を向上させることができる。
また、請求項2の発明に係る密封装置によれば、請求項1の発明による効果に加え、一方の筒状部に形成された螺旋状に延びる溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出する作用を有するため、対泥水シール機能を一層向上させることができる。
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図1は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
この図1において、参照符号2は車両におけるトランスファー装置の非回転のハウジング、参照符号3は前記ハウジング2内に挿通され軸受4を介して軸心Oの周りに回転可能な状態に支持された回転軸、参照符号5は、ハウジング2の開口端部2aの内周側に位置して回転軸3に外挿されたスリーブである。なお、回転軸3及びスリーブ5は、請求項1に記載された回転体に相当する。
スリーブ5は、その内周面に形成されたスプライン部5bが回転軸3の外周面に形成されたスプライン部3aと互いに嵌合されると共に、それより軸方向外側に位置して回転軸3の外周面に形成された雄螺子部3bに螺合したナット6によって軸方向に固定されている。回転軸3とスリーブ5との間は、スプライン部3a,5bの嵌合部より軸方向外側に位置して介装されると共に前記ナット6によって抜け止めされたパッキン7によって密封されている。また、スリーブ5の端部にはコンパニオンフランジ5aが形成され、不図示のプロペラシャフト等に結合される。
参照符号1は、本発明に係る密封装置で、ハウジング2の開口端部2aの内周面に取り付けられたオイルシール10と、回転軸3に外挿したスリーブ5の外周面に前記オイルシール10の軸方向外側に位置して取り付けられたスリンガ20とを備える。
オイルシール10は、金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作された補強環11にゴム状弾性材料で一体に成形したものであって、ハウジング2の開口端部2aの内周面に圧入嵌着される外周シール部12と、前記補強環11の内径位置から軸受4側へ延び、その先端近傍の内周部がスリーブ5の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップ13と、前記補強環11の内径位置から対油シールリップ13と反対側へ延び、その先端内周がスリーブ5の外周面に近接対向又は摺動可能に密接されるダストリップ14と、このダストリップ14の根元の外周側から対油シールリップ13と反対側へ、先端へ向けて大径となるような円錐筒状をなして延びる対泥水シールリップ15とを備える。
オイルシール10の補強環11には、ハウジング2の開口端部2aの外側を外径方向へ円盤状に展開するフランジ部11aが形成されており、このフランジ部11aには、外周シール部12から連続したゴム状弾性材料で一体に成形された円筒状のシールリング16が、ハウジング2の外側へ向けて突設されている。なお、シールリング16は、請求項1に記載された「一方の筒状部」に相当する。
一方、スリンガ20は金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、スリーブ5の外周面に圧入嵌着される内径筒部21と、この内径筒部21から外径方向へ円盤状に展開してオイルシール10の対泥水シールリップ15の先端部に摺動可能に密接されるシールフランジ部22と、このシールフランジ部22における前記対泥水シールリップ15との摺動部よりも外径側に位置して軸方向へ折り返すように形成され、オイルシール10の補強環11におけるフランジ部11a(このフランジ部11aを覆うゴム膜)に近接対向された軸方向突出部23と、この軸方向突出部23から前記フランジ部11aと反対側へ円筒状に延びてオイルシール10のシールリング16の内周面と径方向に近接対向される外径筒部24と、更にこの外径筒部24の先端から、前記シールリング16の先端に沿って外径方向へ屈曲した外径鍔部25とを有する。なお、外径筒部24は、請求項1に記載された「他方の筒状部」に相当する。
シールリング16におけるスリンガ20の外径筒部24との対向面、すなわち内周面には、前記外径筒部24との間にラビリンス隙間LGを形成する溝16aを有する。そしてこの溝16aは、スリンガ20の回転すなわち前記外径筒部24の回転によって、ラビリンス隙間LG内の流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に連続して延びている。また、前記ラビリンス隙間LGは、その外端がシールリング16の先端とスリンガ20の外径鍔部25との間に形成された隙間G1と連続し、内端が、オイルシール10の補強環11におけるフランジ部11aとスリンガ20の軸方向突出部23との間の狭まり隙間G2と連続している。
以上のように構成された図1の形態の密封装置1において、オイルシール10は、外周シール部12をハウジング2の開口端部2aの内周面に圧入すると共に、補強環11のフランジ部11aがこれを覆うゴム膜を介して前記開口端部2aの先端面に当接させた状態とすることによって、ハウジング2に位置決め固定する。一方、スリンガ20は、内径筒部21をスリーブ5の外周面に圧入嵌着すると共にこのスリーブ5の外周面に形成された段差面5cに当接させることによって、スリーブ5に位置決め固定してから、スリーブ5を回転軸3に取り付けることによって、図示の装着状態となる。
オイルシール10の対油シールリップ13は、スリーブ5の外周面に摺動可能に密接されることによって、軸受4に供給される潤滑油がスリーブ5の外周から外部Aへ漏洩するのを防止するものである。また、オイルシール10の対泥水シールリップ15は、回転軸3及びスリーブ5と一体に回転されるスリンガ20のシールフランジ部22との密接摺動部において、遠心力によるシールフランジ部22の振り切り作用によって、内周側への異物の侵入を阻止するものであり、オイルシール10のダストリップ14は、対泥水シールリップ15の内周側で、スリーブ5の外周面に近接対向又は摺動可能に密接されることによって、対油シールリップ13側への異物の侵入を阻止するものである。
そして、これら対油シールリップ13、ダストリップ14及び対泥水シールリップ15の密接摺動部より外側では、シールリング16とスリンガ20の外径筒部24との間に生じるラビリンスシール作用及び螺旋ポンプ作用によって、外部Aから飛来する泥水等の侵入を有効に防止することができる。
これについて更に詳しく説明すると、まず、シールリング16の先端とスリンガ20の外径鍔部25との間の外径隙間G1では、遠心力によって外部Aから飛来する泥水等の侵入を阻止する振り切り作用を奏する。
また、シールリング16の内周面とスリンガ20の外径筒部24との間のラビリンス隙間LGは、シールリング16の内周面に形成された溝16aによって、隙間が絞られた部分と拡張された部分が軸方向に対して交互に形成されたものであるため、軸方向へ通過しようとする流体の移動エネルギを多段に減衰させるラビリンスシール効果を有する。しかも、溝16aは螺旋状に延びていて、スリンガ20(外径筒部24)の回転によってラビリンス隙間LG内の流体を外側へ排出する螺旋ポンプ作用を奏するため、外部Aからの泥水等が外径隙間G1を通過してラビリンス隙間LGに到達しても、それより内部への侵入が有効に阻止される。
そして、ハウジング2と回転軸3及びスリーブ5の相対的な偏心や僅かな寸法公差等によって、シールリング16とスリンガ20の外径筒部24が互いに接触するようなことがあっても、シールリング16がゴム状弾性材料からなるものであるため、金属接触の場合のような問題が生じない。したがって、シールリング16と前記外径筒部24との隙間を著しく小さくして、ラビリンス隙間LGにおける対泥水シール機能を向上させることができる。なお、シールリング16はゴム状弾性材料からなるものではあるが、非回転のオイルシール10側に設けられているため、ラビリンス隙間LGが変化するようなことはない。
更に、泥水等が僅かにラビリンス隙間LGを通過するようなことがあっても、その内側には、オイルシール10の補強環11のフランジ部11aとスリンガ20の軸方向突出部23とによる狭まり隙間G2が形成されており、この狭まり隙間G2でも、流体の移動エネルギの減衰作用と、遠心力による振り切り作用を奏するので、それより内径側への泥水等の侵入が有効に阻止される。
したがって、泥水等が上述した外径隙間G1、ラビリンス隙間LG及び狭まり隙間G2を通過することは著しく困難である。そして万一、これらを通過する泥水等があってもその量は極めて僅かであり、しかもこのような泥水等は、対泥水シールリップ15とシールフランジ部22の密接摺動部において、先に説明した振り切り作用によって内周側への侵入を阻止され、更にその内側にもダストリップ14が存在しているため、対油シールリップ13とスリーブ5との密接摺動部への泥水や異物の介入による早期摩耗を有効に防止し、優れた対油シール性を維持することができる。
また上述のように、シールリング16とスリンガ20との接触はある程度許容されるものではあるが、基本的に、シールリング16とスリンガ20は非接触であるため、摺動抵抗の増大は来さない。
次に、図2は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
この形態の密封装置1において、先に説明した図1に示される形態と構成の異なる部分についてのみ説明すると、オイルシール10の補強環11には、ハウジング2の開口端部2aの外側を外径方向へ円盤状に展開するフランジ部11aと、その外径端からハウジング2の開口端部2aと反対側へ円筒状に延びる外径筒部11bが形成されている。なお、外径筒部11bは、請求項1に記載された「他方の筒状部」に相当する。
一方、スリンガ20は、スリーブ5の外周面に圧入嵌着される内径筒部21と、この内径筒部21から外径方向へ円盤状に展開してオイルシール10の対泥水シールリップ15の先端部に摺動可能に密接されるシールフランジ部22とを有する。シールフランジ部22の外径は、オイルシール10の補強環11における外径筒部11bの内径よりも小径となっている。
スリンガ20の内径筒部21外周には、シールフランジ部22におけるオイルシール10の対泥水シールリップ15との摺動面と反対側に位置して、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のような低摩擦係数のフッ素樹脂で成形されたシールリング26が嵌着又は接着され、その外周面が、オイルシール10の補強環11における外径筒部11bの内周面と径方向に近接対向されている。なお、シールリング26は、請求項1に記載された「一方の筒状部」に相当する。
シールリング26におけるオイルシール10の補強環11の外径筒部11bとの対向面、すなわち外周面には、前記外径筒部11bとの間にラビリンス隙間LGを形成する溝26aを有する。そしてこの溝26aは、スリンガ20の回転すなわちこれと一体的に回転されるシールリング26の回転によって、ラビリンス隙間LG内の流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に連続して延びている。
以上のように構成された密封装置1も、オイルシール10は、外周シール部12をハウジング2の開口端部2aの内周面に圧入すると共に、補強環11のフランジ部11aを前記開口端部2aの先端面に当接させた状態とすることによって、ハウジング2に位置決め固定する。一方、スリンガ20は、内径筒部21をスリーブ5の外周面に圧入嵌着すると共にこのスリーブ5の外周面に形成された段差面5cに当接させることによって、スリーブ5に位置決め固定してから、スリーブ5を回転軸3に取り付けることによって、図示の装着状態となる。
そして図示の装着状態において、オイルシール10の対油シールリップ13、ダストリップ14及び対泥水シールリップ15の密接摺動部では、先に説明した図1の形態と同様の作用によって、密封機能を奏する。そしてこれら対油シールリップ13、ダストリップ14及び対泥水シールリップ15の密接摺動部より外側では、オイルシール10の補強環11の外径筒部11bとシールリング26との間に生じるラビリンスシール作用及び螺旋ポンプ作用によって、外部Aから飛来する泥水等の侵入を有効に防止することができる。
これについて更に詳しく説明すると、オイルシール10の補強環11の外径筒部11bと、シールリング26の外周面との間のラビリンス隙間LGは、シールリング26の外周面に形成された溝26aによって、隙間が絞られた部分と拡張された部分が軸方向に対して交互に形成されたものであるため、軸方向へ通過しようとする流体の移動エネルギを多段に減衰させるラビリンスシール効果を有する。しかも、溝26aは螺旋状に延びていて、シールリング26がスリンガ20と一体的に回転することによってラビリンス隙間LG内の流体を外側へ排出する螺旋ポンプ作用を奏するため、ラビリンス隙間LGへの泥水等の侵入が有効に阻止される。
そして、ハウジング2と回転軸3及びスリーブ5の相対的な偏心や僅かな寸法公差等によって、シールリング26とオイルシール10の補強環11の外径筒部11bが互いに接触するようなことがあっても、シールリング26がPTFE等のフッ素樹脂材料からなるものであるため、金属接触の場合のような問題が生じない。したがって、シールリング26と前記外径筒部11bとの隙間を著しく小さくして、ラビリンス隙間LGにおける対泥水シール機能を向上させることができる。
したがって図2の形態でも、外部Aから飛来する泥水等がラビリンス隙間LGを通過することは著しく困難である。そして万一、ラビリンス隙間LGを通過する泥水等があってもその量は極めて僅かであり、しかもこのような泥水等は、対泥水シールリップ15とシールフランジ部22の密接摺動部において、先に説明した振り切り作用によって内周側への侵入を阻止され、更にその内側にもダストリップ14が存在しているため、対油シールリップ13とスリーブ5との密接摺動部への泥水や異物の介入による早期摩耗を有効に防止し、優れた対油シール性を維持することができる。
また上述のように、シールリング26と補強環11の外径筒部11bとの接触はある程度許容されるものではあるが、基本的に、シールリング26と前記外径筒部11bは非接触であり、接触してもシールリング26を形成しているPTFE等のフッ素樹脂材料は低摩擦係数であるため、摺動抵抗の増大を来さない。
なお、図2の例では、シールリング26をスリンガ20の内径筒部21外周に嵌着又は接着したが、例えばスリンガ20のシールフランジ部22の外径端からハウジング2と反対側へ円筒状に延びる外径筒部を延在させ、この外径筒部にゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなるシールリングを一体的に設けて、補強環11の外径筒部11bと径方向に近接対向させても良い。
本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 従来技術によるこの種の密封装置の一例を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
符号の説明
1 密封装置
2 ハウジング
3 回転軸(回転体)
5 スリーブ(回転体)
10 オイルシール
11 補強環
11b 外径筒部(他方の筒状部)
12 外周シール部
13 対油シールリップ
14 ダストリップ
15 対泥水シールリップ
16 シールリング(一方の筒状部)
16a 溝
20 スリンガ
22 シールフランジ部
23 軸方向突出部
24 外径筒部(他方の筒状部)
25 外径鍔部
26 シールリング(一方の筒状部)
LG ラビリンス隙間

Claims (2)

  1. 非回転のハウジングに取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングの内周に挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガとを備え、前記オイルシールに、前記回転体の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップが形成された密封装置において、前記オイルシール及びスリンガに、前記対油シールリップより外側で互いに径方向に近接対向する筒状部が設けられ、このうち一方の筒状部がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部との間にラビリンス隙間を形成する溝を有することを特徴とする密封装置。
  2. 溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
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