JP2017172762A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有端環状のシール部材により密封された密封空間の内部圧力が増加しても、密封流体が外部側に漏洩するのを効果的に抑制することができる密封装置を提供する。
【解決手段】密封装置１は、ハウジングＨの内部側Ａのグリースが外部側Ｂへ漏洩するのを抑制するために主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接するシールリップ３２を有するとともに両端面３ａ，３ｂ同士を突き合わせた状態でハウジングＨの第１内周面２ａに内嵌されている有端環状のシール部材３と、シール部材３よりも内部側ＡにおいてハウジングＨ側に固定され、主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接するシールリング４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、回転軸と、この回転軸を包囲するハウジングとの間を密封するための密封装置に関する。

従来より、風力発電機において、風を受けるためのブレードが取り付けられた主軸と、この主軸を包囲するハウジングとの間には、密封装置が設けられている。
上記密封装置は、合成ゴム等の弾性素材によって環状に形成されているとともに前記主軸との間を密封するシールリップを有するシール部材を備えている。

上記シール部材は、主軸に対する着脱を容易とするために、両端面同士を突き合わせて環状に形成された有端環状のシールゴムにより構成されている。そして、シール部材は、その両端面同士を突き合わせて環状にした状態で軸方向に挟持されて前記ハウジングに取り付けられ、主軸の外周面と、ハウジングとの間を密封する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−５２００１号公報

上記密封装置のシール部材は、有端環状に形成されているため、無端環状のシール部材に比べて密封性能が低い。このため、ハウジング内の密封空間において粘性の高いグリースが主軸の回転に伴って連れ回りすると、動圧が発生することにより密封空間の内圧が増加し、グリースがシール部材の両端面同士の間から外部側に漏洩するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、有端環状のシール部材により密封された密封空間の内圧が増加しても、密封流体がシール部材の外部側に漏洩するのを効果的に抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、回転軸と、この回転軸を包囲しているハウジングとの間を密封する密封装置であって、前記ハウジングの内部側の密封流体が外部側へ漏洩するのを抑制するために前記回転軸の外周面に摺接するシールリップを有し、両端面同士を突き合わせた状態で前記ハウジングの内周面に内嵌される有端環状のシール部材と、前記シール部材よりも前記内部側において前記ハウジング側に固定され、前記回転軸の外周面に摺接するシールリングと、を備える。

本発明によれば、有端環状のシール部材よりもハウジングの内部側においてシールリングが回転軸の外周面に摺接するため、シールリングよりも内部側の密封空間で内圧が増加しても、密封流体が外部側へ移動するのをシールリングにより抑制することができる。これにより、密封流体がシール部材に到達しにくくなるので、密封流体がシール部材の外部側に漏洩するのを効果的に抑制することができる。

上記密封装置において、前記シールリングは、有端環状に形成されており、前記シール部材に接着されているのが好ましい。この場合、シールリングをハウジング側に容易に固定することができる。また、ハウジングの内周面に内嵌されているシール部材を取り外すことで、シール部材と共にシールリングも取り外すことができるので、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

上記密封装置において、前記シールリングが多孔質材料からなるのが好ましい。この場合、例えば密封流体としてグリースを用いた場合、多孔質材料からなるシールリングにグリースの油分を含浸させることができるので、シールリングの摺接面が回転軸との摺接により摩耗するのを効果的に抑制することができる。

本発明の密封装置によれば、有端環状のシール部材により密封された密封空間の内部圧力が増加しても、密封流体が外部側に漏洩するのを効果的に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る密封装置を示す断面図である。 上記密封装置のシール部材を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る密封装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る密封装置を示す断面図である。この密封装置１は、風力発電機のハウジングＨと、ハウジングＨの開口部ｈ１から突出している主軸（回転軸）Ｓとの間に設けられている。

ハウジングＨの内部側Ａには、主軸Ｓを回転自在に支持するための軸受装置等が収納されている。軸受装置はグリース（密封流体）によって潤滑されている。密封装置１は、主軸Ｓの外周面ｓ１と、ハウジングＨの開口部ｈ１との間を密封しており、ハウジングＨの内部側Ａのグリースが外部に漏洩するのを抑制するとともに、水分や塵埃がハウジングＨの外部側Ｂから内部側Ａへ侵入するのを抑制している。なお、図１に示している密封装置１は、ハウジングＨの開口部ｈ１と主軸Ｓとの間に装着される前である変形前の自然状態を示している。

密封装置１は、ハウジングＨの端部に形成された、密封装置１を装着するための装着部２に装着されている。密封装置１は、フッ素ゴム等の弾性素材からなるシール部材３と、シール部材３に対して内部側Ｂに所定間隔をあけて配置されたシールリング４と、シール部材３とシールリング４との間に配置された環状の押さえ部材５とを備えている。

図２は、シール部材３の側面図である。図２に示すように、シール部材３は、有端環状に形成されており、その両端面３ａ，３ｂ同士を突き合わせた状態で装着部２に装着されている。シール部材３の両端面３ａ，３ｂ同士の突き合わせ部は、内部側Ａのグリースが外部側Ｂに漏洩するのを極力抑制するために、いずれも装着部２の周方向上側（１２時の位置）に配置されている。

図１に戻り、ハウジングＨの端部に設けられている装着部２は、ハウジングＨの端面ｈ２に対して軸方向内側に段差を形成する第１段差面２ｂと、第１段差面２ｂに対して軸方向内側にさらに段差を形成する第２段差面２ｄとを有している。また、装着部２は、端面ｈ２と第１段差面２ｂとを繋ぐ第１内周面２ａと、第１段差面２ｂと第２段差面２ｄとを繋ぐ第２内周面２ｃとを有している。

ハウジングＨの端面ｈ２には、環状の固定部材９が複数のボルト１０によって固定されている。固定部材９は、シール部材３、シールリング４及び押さえ部材５を装着部２に固定するための部材であり、第１段差面２ｂ及び第２段差面２ｄに対して対向配置されている。

シール部材３は、装着部２の第１内周面２ａに内嵌されている環状のシール本体３１と、シール本体３１に一体に形成され主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接するシールリップ３２とを有している。シール本体３１の内部側Ａの側面は、押さえ部材５の外部側Ｂの側面に当接しており、押さえ部材５の内部側Ａの側面は、その一部が装着部２の第１段差面２ｂに当接している。

また、シール本体３１の外部側Ｂの側面は固定部材９の固定面９ａに当接している。これにより、シール本体３１及び押さえ部材５は、第１段差面２ｂと固定部材９との間で軸方向に挟持されてハウジングＨ側に固定されている。
押さえ部材５の内周端部は、第１段差面２ｂよりも径方向内方に突出しており、押さえ部材５の内部側Ａの側面は、前記一部を除く他部が第２段差面２ｄに対して対向配置されている。

シールリップ３２は、シール本体３１の径方向内端部から径方向内方かつ内部側Ａに延びて主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接する環状の主リップ３２ａと、シール本体３１の径方向内端部から径方向内方かつ外部側Ｂに延びて主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接する環状の補助リップ３２ｂとを有している。

主リップ３２ａの先端部は、径方向内方に突出した山形の断面形状に形成されており、その山形の先端が外周面ｓ１に摺接することで、回転する主軸ＳとハウジングＨとの間を密封している。主リップ３２ａの外周面側には、当該主リップ３２ａを径方向内方に押圧して密封性を高めるためのガータスプリング６が装着されている。
補助リップ３２ｂは、主リップ３２ａよりも外部側Ｂに設けられており、これによって、外部の泥水や塵埃から主リップ３２ａを保護し、主リップ３２ａの密封性能が早期に低下するのを抑制している。

シールリング４は、無端環状に形成されており、内部側Ａの側面は第２段差面２ｄに当接し、外部側Ｂの側面は押さえ部材５の内部側Ａの側面に当接している。これにより、シールリング４は、シール部材３よりも内部側Ａにおいて押さえ部材５と第２段差面２ｄとの間で軸方向に挟持されてハウジングＨ側に固定されている。

シールリング４の外周面４ｂは、装着部２の第２内周面２ｃに内嵌されている。また、シールリング４の内周面４ａは、主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接する摺接面とされている。これにより、シールリング４は、シール部材３よりも内部側Ａにおいて回転する主軸ＳとハウジングＨとの間を密封している。

シールリング４は多孔質材料からなり、グリースの油分を含浸するとともにグリースの増ちょう剤の透過を制限する機能を有している。多孔質材料としては、例えばフェルト又は発泡ゴム等が挙げられる。フェルトの場合には、羊毛７０％及びレーヨン３０％のフェルトを用いるのが好ましい。また、発泡ゴムの場合には、エチレンプロピレンゴムやシリコンゴムを用いるのが好ましい。なお、シールリング４は、必ずしも多孔質材料とする必要はない。

以上、本実施形態の密封装置１によれば、有端環状のシール部材３よりもハウジングＨの内部側Ａにおいてシールリング４が主軸Ｓの外周面ｓ１に摺接するため、シールリング４よりも内部側Ａの密封空間で内圧が増加しても、グリースが外部側Ｂへ移動するのをシールリング４により抑制することができる。これにより、グリースがシール部材３に到達しにくくなるので、グリースがシール部材３の外部側Ｂに漏洩するのを効果的に抑制することができる。

また、シールリング４は多孔質材料からなるので、シールリング４にグリースの油分を含浸させることができる。これにより、シールリング４の内周面４ａが主軸Ｓの外周面ｓ１との摺接により摩耗するのを効果的に抑制することができる。また、グリースの増ちょう剤はシールリング４を通過しないので、増ちょう剤がシール部材３に到達するのも抑制することができる。
また、シールリング４は無端環状に形成されているため、有端環状に形成されている場合に比べて、グリースがシールリング４の外部側Ｂに漏洩するのをさらに抑制することができる。

図３は、本発明の第２実施形態に係る密封装置１を示す断面図である。第２実施形態の密封装置１は、押さえ部材５（図１参照）を備えておらず、シールリング４がシール部材３に固定されている点で、第１実施形態と異なる。以下、第２実施形態の密封装置について説明する。
シール部材３のシール本体３１は、図１のシール本体３１よりも内部側Ａに延びて形成されており、シール本体３１の内部側Ａの側面は、装着部２の第１段差面２ｂに当接している。これにより、シール本体３１は、第１段差面２ｂと固定部材９との間で軸方向に挟持されてハウジングＨ側に固定されている。なお、本変形例の装着部２は、第１内周面２ａ及び第１段差面２ｂのみから構成されている。

本実施形態のシールリング４は、有端環状に形成されており、その両端面（図示省略）をシール部材３と同様に周方向上側（１２時の位置）に配置した状態で、外周面４ｂがシール本体３１の内周面３１ａに接着している。これにより、シールリング４はハウジングＨ側に固定されている。
なお、第２実施形態において説明を省略した点は、第１実施形態と同様である。

以上、第２実施形態の密封装置１によれば、第１実施形態と同様に、シールリング４によりその内部側のグリースがシール部材３に到達しにくくなるので、グリースがシール部材３の外部側Ｂに漏洩するのを効果的に抑制することができる。

また、シールリング４は、有端環状に形成されており、シール部材３に接着されているので、シールリング４をハウジングＨ側に容易に固定することができる。さらに、ハウジングＨの第１内周面２ａに内嵌されているシール部材３を取り外すことで、シール部材３と共にシールリング４も取り外すことができるので、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、本発明の密封装置１は、風力発電機以外に、各種装置の軸封部に適用してもよい。

１：密封装置、３：シール部材、３ａ，３ｂ：端面、４：シールリング、３２：シールリップ、Ａ：内部側、Ｂ：外部側、Ｈ：ハウジング、Ｓ：主軸（回転軸）、ｓ１：外周面

Claims (3)

1. 回転軸と、この回転軸を包囲しているハウジングとの間を密封する密封装置であって、
   前記ハウジングの内部側の密封流体が外部側へ漏洩するのを抑制するために前記回転軸の外周面に摺接するシールリップを有し、両端面同士を突き合わせた状態で前記ハウジングの内周面に内嵌される有端環状のシール部材と、
   前記シール部材よりも前記内部側において前記ハウジング側に固定され、前記回転軸の外周面に摺接するシールリングと、を備える密封装置。
2. 前記シールリングは、有端環状に形成されており、前記シール部材に接着されている、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記シールリングが多孔質材料からなる、請求項１又は２に記載の密封装置。

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