JP2021116917A - Seal device - Google Patents

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礼 三原
Rei Mihara
礼 三原
崇文 工藤
Takafumi Kudo
崇文 工藤
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Abstract

To position a shaft core of a lip part relative to a shaft core of a shaft during operation more accurately in a contact type seal device including the lip part.SOLUTION: A seal device is disposed enclosing a shaft S and restricts flow of a liquid in a direction along a shaft core of the shaft S. The seal device comprises: a casing 2 which includes an insertion hole 2a into which the shaft S is inserted; an annular seal ring 3 which includes a lip part 3b capable of sliding on a peripheral surface of the shaft S and which is placed in slide contact with the casing 2; and a disc spring 4 which biases the seal ring 3 to the casing 2 in a direction along the shaft core.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、シール装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device.

従来から、シャフトに対して接触部を有していない非接触のシール装置としては、フローティングシール装置が知られている。このようなフローティングシール装置は、シールリングが径方向に移動可能とされており、シャフトとシールリングとを極めて小さな離間距離かつ周方向に一定の離間距離に保持することでシール性を発揮する。しかしながら、このような非接触のシール装置は、シャフトに対して接触されていないことから、接触式のシール装置と比較してシール性が低い。このため、高いシール性が要求される場合には、一般的に、シャフトに対して摺接されるリップ部を備える接触式のシール装置が用いられる(特許文献1や特許文献2参照)。 Conventionally, a floating sealing device has been known as a non-contact sealing device having no contact portion with respect to the shaft. In such a floating sealing device, the sealing ring is movable in the radial direction, and the sealing property is exhibited by holding the shaft and the sealing ring at an extremely small separation distance and a constant separation distance in the circumferential direction. However, since such a non-contact sealing device is not in contact with the shaft, the sealing property is lower than that of the contact type sealing device. Therefore, when high sealing performance is required, a contact-type sealing device including a lip portion that is slidably contacted with the shaft is generally used (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2011−241886号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-241886 特開2015−155739号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-155739

例えば、ロケットエンジンで使用されるターボポンプ等では、高いシール性が要求される。このため、シール性が高い接触式のシール装置が多く用いられる。しかしながら、上記ターボポンプ等では、高速回転(例えば40000rpm)のシャフトの周囲において、極めて低温の液体酸素や液体水素のシールを行う場合がある。このような極低温や高周速の極限環境で使用されるシール装置では、シール性を高めるために、樹脂製のリップ部を用いている。樹脂製のリップ部はシャフトの形成材料である金属よりも線膨張係数が大きいため、極低温にて収縮することでシャフトの周面に強く押し当てられ、これによって高いシール性を発揮できる。 For example, a turbo pump used in a rocket engine or the like is required to have high sealing performance. Therefore, a contact-type sealing device having a high sealing property is often used. However, in the above turbo pumps and the like, extremely low temperature liquid oxygen and liquid hydrogen may be sealed around a shaft rotating at high speed (for example, 40,000 rpm). In the sealing device used in such an extreme environment of extremely low temperature and high peripheral speed, a resin lip portion is used in order to improve the sealing property. Since the resin lip portion has a larger coefficient of linear expansion than the metal that forms the shaft, it contracts at an extremely low temperature and is strongly pressed against the peripheral surface of the shaft, whereby high sealing performance can be exhibited.

一方で、上述のような樹脂製のリップ部は、極低温での収縮時にシャフトに対して適切な力で圧接されるように設計されることから、常温等の高い温度環境においては、リップ部がシャフトの周面から離間される状態にまで膨張された形状となる。このため、シール装置を組み立てる場合に、環状のリップ部の軸芯とシャフトとの軸芯と正確に合わせることが難しい。リップ部の軸芯とシャフトの軸芯とが僅かにでもずれている場合には、稼働時にリップ部に対して周方向に偏った応力が作用することになり、シール装置の寿命が縮まり、シール装置の交換時期が早まることになる。 On the other hand, since the resin lip portion as described above is designed to be pressed against the shaft with an appropriate force when contracting at an extremely low temperature, the lip portion is designed to be pressed against the shaft in a high temperature environment such as room temperature. Is inflated to a state where it is separated from the peripheral surface of the shaft. Therefore, when assembling the sealing device, it is difficult to accurately align the shaft core of the annular lip portion with the shaft core of the shaft. If the shaft core of the lip portion and the shaft core of the shaft are slightly misaligned, a stress biased in the circumferential direction acts on the lip portion during operation, which shortens the life of the sealing device and seals. The time to replace the device will be earlier.

なお、このような問題は、極低温で使用されるシール装置に限られたものではない。極低温で使用されるシール装置でなくても、シャフトの軸芯に対してリップ部の軸芯の位置がずれている場合には、リップ部の寿命が縮まり、同様に、シール装置の交換時期が早まることになる。 It should be noted that such a problem is not limited to the sealing device used at an extremely low temperature. Even if the seal device is not used at extremely low temperatures, if the position of the axis of the lip is deviated from the axis of the shaft, the life of the lip will be shortened, and similarly, it is time to replace the seal. Will be hastened.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、リップ部を備える接触式のシール装置において、稼働時のシャフトの軸芯に対してリップ部の軸芯をより正確に位置合わせ可能とすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in a contact-type sealing device provided with a lip portion, it is possible to more accurately align the shaft core of the lip portion with respect to the shaft core during operation. The purpose is to do.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention employs the following configuration as a means for solving the above problems.

第1の発明は、シャフトを囲んで配置されると共に上記シャフトの軸芯に沿った方向への液体の流れを規制するシール装置であって、上記シャフトが挿通される挿通孔を有するケーシングと、上記シャフトの周面に摺擦可能なリップ部を有すると共に上記ケーシングに対して摺動可能に当接される環状のシールリングと、上記シールリングを上記シールリングの軸芯に沿った方向にて上記ケーシングに向けて付勢する付勢部とを備えるという構成を採用する。 The first invention is a sealing device which is arranged around a shaft and regulates the flow of liquid in a direction along the axis of the shaft, and has a casing having an insertion hole through which the shaft is inserted. An annular seal ring having a rubbable lip portion on the peripheral surface of the shaft and slidably contacting the casing, and the seal ring in a direction along the axis of the seal ring. A configuration is adopted in which an urging portion for urging the casing is provided.

第2の発明は、上記第1の発明において、上記シールリングが、環状の上記リップ部と、上記シールリングの径方向にて上記リップ部の外側に配置されて内周面に上記リップ部が接続されると共に、上記ケーシングに対して摺動可能に当接された摺動面を有する環状のリング部とを有するという構成を採用する。 In the second invention, in the first invention, the seal ring is arranged on the outer side of the annular lip portion and the lip portion in the radial direction of the seal ring, and the lip portion is provided on the inner peripheral surface. A configuration is adopted in which the casing is connected and has an annular ring portion having a sliding surface that is slidably contacted with the casing.

第3の発明は、上記第2の発明において、上記リップ部が、上記リング部の上記内周面から上記径方向の内側に延伸されると共に、先端が上記軸芯に沿った方向に向くように湾曲されているという構成を採用する。 In the third invention, in the second invention, the lip portion is extended inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the ring portion, and the tip thereof is oriented in the direction along the axis. Adopt a configuration that is curved to.

第4の発明は、上記第3の発明において、上記リップ部の先端が、上記軸芯に沿った方向にて、上記リング部の端面の内側に位置されているという構成を採用する。 The fourth invention adopts the configuration in which the tip of the lip portion is located inside the end face of the ring portion in the direction along the axis in the third invention.

第5の発明は、上記第2〜第4いずれかの発明において、上記ケーシングが、上記リング部の上記径方向の外側に上記液体が流入可能な液体流入空間を有し、上記リング部の内周面には上記液体流入空間に流れ込む上記液体よりも低圧の流体が接触可能な低圧流体接触面が設けられているという構成を採用する。 In the fifth aspect of the invention, in any one of the second to fourth inventions, the casing has a liquid inflow space outside the ring portion in the radial direction through which the liquid can flow, and is inside the ring portion. A configuration is adopted in which a low-pressure fluid contact surface is provided on the peripheral surface so that a fluid having a lower pressure than the liquid flowing into the liquid inflow space can come into contact with the peripheral surface.

第6の発明は、上記第2〜第5いずれかの発明において、上記ケーシングが、上記軸芯に沿う方向に突出すると共に先端面が上記リング部の上記摺動面に圧接される環状突部を有するという構成を採用する。 A sixth aspect of the present invention is the annular protrusion in which the casing projects in the direction along the axis and the tip surface is pressed against the sliding surface of the ring portion in any one of the second to fifth inventions. Adopt the configuration of having.

本発明によれば、リップ部を有するシールリングがケーシングに対して固定されておらず、ケーシングに対して径方向に摺動可能とされている。このため、シャフトから受ける反力によってシールリングが自動的に軸芯をシャフトの軸芯に合わせるように移動される。つまり、本発明によれば、取り付け時において、シャフトの軸芯に対してリップ部の軸芯がずれていた場合であっても、シャフトが回転することでリップ部が自動調芯される。したがって、本発明によれば、稼働時のシャフトの軸芯に対してリップ部の軸芯をより正確に位置合わせすることが可能となる。 According to the present invention, the seal ring having the lip portion is not fixed to the casing and is slidable in the radial direction with respect to the casing. Therefore, the seal ring is automatically moved so as to align the shaft core with the shaft core by the reaction force received from the shaft. That is, according to the present invention, even if the axis of the lip portion is deviated from the axis of the shaft at the time of attachment, the lip portion is automatically centered by rotating the shaft. Therefore, according to the present invention, it is possible to more accurately align the axis of the lip portion with respect to the axis of the shaft during operation.

本発明の一実施形態におけるシール装置の概略構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the schematic structure of the sealing device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるシール装置の一部を拡大した要部拡大図である。It is an enlarged view of the main part which enlarged a part of the sealing device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるシール装置が備えるシールリングの周囲の圧力状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure state around the seal ring provided in the seal device in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係るシール装置の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the sealing device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のシール装置1の概略構成を模式的に示す断面図である。本実施形態のシール装置1は、シャフトSを径方向外側から囲んで配置されており、シャフトSの軸芯に沿った方向への液体の流れを規制する。本実施形態においては、シール装置1は、高圧側(図1におけるシール装置1の左側)から低圧側(図1におけるシール装置1の右側)へ液体が流れることを規制する。このような本実施形態のシール装置1は、図1に示すように、ケーシング2と、シールリング3と、皿バネ4(付勢部)とを備えている。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the sealing device 1 of the present embodiment. The sealing device 1 of the present embodiment is arranged so as to surround the shaft S from the outside in the radial direction, and regulates the flow of liquid in the direction along the axis of the shaft S. In the present embodiment, the sealing device 1 regulates the flow of liquid from the high pressure side (left side of the sealing device 1 in FIG. 1) to the low pressure side (right side of the sealing device 1 in FIG. 1). As shown in FIG. 1, the sealing device 1 of the present embodiment includes a casing 2, a sealing ring 3, and a disc spring 4 (biased portion).

ケーシング2は、シールリング3及び皿バネ4を収容する部材である。このケーシング2は、図1に示すように、シャフトSが挿通される挿通孔2aを有している。この挿通孔2aの直径寸法は、シャフトSの直径寸法よりも大きく設定されている。このため、挿通孔2aの内壁面とシャフトSとの周面との間には、図1に示すように、一定の隙間が形成されている。 The casing 2 is a member that houses the seal ring 3 and the disc spring 4. As shown in FIG. 1, the casing 2 has an insertion hole 2a through which the shaft S is inserted. The diameter dimension of the insertion hole 2a is set to be larger than the diameter dimension of the shaft S. Therefore, as shown in FIG. 1, a certain gap is formed between the inner wall surface of the insertion hole 2a and the peripheral surface of the shaft S.

図2は、シール装置1の一部を拡大した要部拡大図である。この図に示すように、ケーシング2には、高圧側の液体を流入させるための液体流入空間2bが設けられている。この液体流入空間2bは、ケーシング2の挿通孔2aの内周面からケーシング2の径方向の外側に向けて窪む溝部によって形成されている。この液体流入空間2bは、ケーシング2の軸芯(すなわちシャフトSの軸芯)に沿う方向から見て、軸芯を中心として円環状に連続的に設けられている。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the sealing device 1 in which a part of the sealing device 1 is enlarged. As shown in this figure, the casing 2 is provided with a liquid inflow space 2b for allowing the liquid on the high pressure side to flow in. The liquid inflow space 2b is formed by a groove portion that is recessed from the inner peripheral surface of the insertion hole 2a of the casing 2 toward the outside in the radial direction of the casing 2. The liquid inflow space 2b is continuously provided in an annular shape about the shaft core when viewed from the direction along the shaft core of the casing 2 (that is, the shaft core of the shaft S).

このような液体流入空間2bは、図2に示すように、シールリング3の一部及び皿バネ4を収容している。このような液体流入空間2bは、シールリング3の径方向の外側に高圧の液体が流れ込むように、径方向における深さ寸法がシールリング3の外周面よりも径方向の外側に位置すうように設定されている。このため、シールリング3の外周面と、液体流入空間2bの内周面(溝状の液体流入空間2bの底面)との間には、一定の隙間が設けられている。このような隙間によって、シールリング3は、径方向に移動可能とされている。なお、後により詳細に説明するが、本実施形態において、シールリング3は、ケーシング2に対して摺動可能に当接されている。つまり、本実施形態においては、シールリング3は、ケーシング2に対して摺動可能に当接されている。 As shown in FIG. 2, such a liquid inflow space 2b accommodates a part of the seal ring 3 and the disc spring 4. In such a liquid inflow space 2b, the depth dimension in the radial direction is located on the outer side in the radial direction with respect to the outer peripheral surface of the seal ring 3 so that the high-pressure liquid flows to the outside in the radial direction of the seal ring 3. It is set. Therefore, a certain gap is provided between the outer peripheral surface of the seal ring 3 and the inner peripheral surface of the liquid inflow space 2b (the bottom surface of the groove-shaped liquid inflow space 2b). The seal ring 3 can be moved in the radial direction by such a gap. As will be described in more detail later, in the present embodiment, the seal ring 3 is slidably contacted with the casing 2. That is, in the present embodiment, the seal ring 3 is slidably contacted with the casing 2.

さらに、図2に示すように、ケーシング2は、液体流入空間2bの内壁面から軸芯に沿った方向に突出された環状突部2cを有している。この環状突部2cは、液体流入空間2bの低圧側(図2における右側)に近い側に位置しかつ軸芯Lと直交する内壁面の最もシャフトS側(径方向の内側)から、高圧側(図2における左側)に向けて突出して設けられている。このような環状突部2cの先端面は、シールリング3の後述するリング部3aに対して摺動可能に圧接されている。 Further, as shown in FIG. 2, the casing 2 has an annular protrusion 2c protruding from the inner wall surface of the liquid inflow space 2b in the direction along the axis. The annular protrusion 2c is located near the low pressure side (right side in FIG. 2) of the liquid inflow space 2b, and is located on the high pressure side from the most shaft S side (inside in the radial direction) of the inner wall surface orthogonal to the axis L. It is provided so as to project toward (the left side in FIG. 2). The tip surface of such an annular protrusion 2c is slidably pressed against the ring portion 3a described later of the seal ring 3.

シールリング3は、リング部3aとリップ部3bとを有しており、これらのリング部3aとリップ部3bが一体化されている。このシールリング3は、全体が樹脂によって形成されている。このシールリング3は、リング部3a及びリップ部3bの共通の軸芯Lを中心とする環状の形状とされている。 The seal ring 3 has a ring portion 3a and a lip portion 3b, and these ring portions 3a and the lip portion 3b are integrated. The seal ring 3 is entirely made of resin. The seal ring 3 has an annular shape centered on a common shaft core L of the ring portion 3a and the lip portion 3b.

リング部3aは、図2に示すように、断面が矩形状とされると共に軸芯Lに沿った方向から見た形状が円環状とされたブロック状の部材であり、リップ部3bの径方向の外側に配置されている。このリング部3aは、軸芯Lに沿った方向から見た中央部に設けられた円形の開口に対してシャフトSが挿通されている。この中央部の開口の直径寸法は、シャフトSの直径よりも大きく設定されている。このため、リング部3aの内周面とシャフトSの外周面との間には隙間が設けられている。 As shown in FIG. 2, the ring portion 3a is a block-shaped member having a rectangular cross section and an annular shape when viewed from the direction along the axis L, and is a radial direction of the lip portion 3b. It is located on the outside of. In the ring portion 3a, the shaft S is inserted through a circular opening provided in the central portion when viewed from the direction along the axis L. The diameter dimension of the opening at the center is set to be larger than the diameter of the shaft S. Therefore, a gap is provided between the inner peripheral surface of the ring portion 3a and the outer peripheral surface of the shaft S.

このようなリング部3aの軸芯Lと直交する2つの面のうち一方(図2の右側に位置する面)は、ケーシング2の環状突部2cとの当接面とされている。なお、リング部3aは、径方向に対して移動可能とされている。つまり、本実施形態においては、リング部3aの環状突部2cとの当接面は、ケーシング2との摺動面とされている。一方、リング部3aの軸芯Lと直交する2つの面のうち一方(図2の左側に位置する面)は、皿バネ4との当接面とされている。 One of the two surfaces of the ring portion 3a orthogonal to the axis L (the surface located on the right side of FIG. 2) is a contact surface with the annular protrusion 2c of the casing 2. The ring portion 3a is movable in the radial direction. That is, in the present embodiment, the contact surface of the ring portion 3a with the annular protrusion 2c is a sliding surface with the casing 2. On the other hand, one of the two surfaces of the ring portion 3a orthogonal to the axis L (the surface located on the left side of FIG. 2) is a contact surface with the disc spring 4.

リップ部3bは、シャフトSの周面に摺擦可能とされた部位であり、リング部3aに対して径方向の内側に配置されている。このリップ部3bは、軸芯Lに沿う方向から見て円環状に連続して設けられており、リング部3aの開口の内周面から径方向の内側に突出している。また、リップ部3bは、図2に示すように、リング部3aの内周面(中央の開口の内周面)から径方向の内側に延伸されると共に、先端が軸芯Lに沿った方向に向くように湾曲されている。つまり、本実施形態において、リップ部3bの根本部は径方向からリング部3aの内周面に接続され、リップ部3bの先端は軸芯Lに沿った方向(高圧側)に向けられている。 The lip portion 3b is a portion that can be rubbed on the peripheral surface of the shaft S, and is arranged inside the ring portion 3a in the radial direction. The lip portion 3b is continuously provided in an annular shape when viewed from the direction along the axis L, and projects inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the opening of the ring portion 3a. Further, as shown in FIG. 2, the lip portion 3b is extended inward in the radial direction from the inner peripheral surface (inner peripheral surface of the central opening) of the ring portion 3a, and the tip thereof is in the direction along the axis L. It is curved so that it faces. That is, in the present embodiment, the root portion of the lip portion 3b is connected to the inner peripheral surface of the ring portion 3a from the radial direction, and the tip of the lip portion 3b is directed in the direction (high pressure side) along the axis L. ..

また、リップ部3bは、軸芯Lに沿った方向にて、リング部3aの中央部に接続されている。このようなリップ部3bがシャフトSの周面に摺擦されることによって、高圧側から低圧側に液体が流れることを規制する。このため、リング部3aの内周面のうちリップ部3bよりも高圧側の領域には高圧の液体が接触し、リング部3aの内周面のうちリップ部3bよりも低圧側の領域には低圧の液体が接触する。つまり、本実施形態においては、図2に示すように、リング部3aの内周面には液体流入空間2bに流れ込む液体(高圧の液体)よりも低圧の液体(流体)が接触可能な低圧流体接触面3a1が設けられている。 Further, the lip portion 3b is connected to the central portion of the ring portion 3a in the direction along the axis L. By rubbing the lip portion 3b against the peripheral surface of the shaft S, the flow of the liquid from the high pressure side to the low pressure side is restricted. Therefore, the high-pressure liquid comes into contact with the region of the inner peripheral surface of the ring portion 3a on the high-pressure side of the lip portion 3b, and the region of the inner peripheral surface of the ring portion 3a on the low-pressure side of the lip portion 3b Low pressure liquids come into contact. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a low-pressure fluid capable of contacting the inner peripheral surface of the ring portion 3a with a liquid (fluid) having a lower pressure than the liquid (high-pressure liquid) flowing into the liquid inflow space 2b. The contact surface 3a1 is provided.

また、リップ部3bの先端は、軸芯Lに沿った方向にて、リング部3aの端面(皿バネ4との当接面)の内側に位置されている。例えば、シールリング3を樹脂のブロック体から削り出しによって形成する場合、リップ部3bが軸芯Lに沿う方向にて、リップ部3bの先端がリング部3aよりも突出していると、リップ部3bよりも体積が大きなリング部3aに対応する部位を多く削る必要が生じ、材料の無駄が発生する。これに対して、本実施形態のように、リップ部3bの先端がリング部3aの端面の内側に位置している場合には、リップ部3bの軸芯Lに沿った方向の長さに合わせてリング部3aを削る必要がなくなり、材料の無駄を削減することができる。 The tip of the lip portion 3b is located inside the end surface (contact surface with the disc spring 4) of the ring portion 3a in the direction along the axis L. For example, when the seal ring 3 is formed by carving from a resin block body, if the tip of the lip portion 3b protrudes from the ring portion 3a in the direction along the axis L, the lip portion 3b It becomes necessary to scrape a large number of parts corresponding to the ring portion 3a having a larger volume than that of the ring portion 3a, resulting in waste of material. On the other hand, when the tip of the lip portion 3b is located inside the end surface of the ring portion 3a as in the present embodiment, the length of the lip portion 3b is adjusted to the length in the direction along the axis L. It is not necessary to scrape the ring portion 3a, and waste of material can be reduced.

なお、このようなリップ部3bは、外力が作用していない状態であっても、上述のように湾曲されている。つまり、リップ部3bは、シャフトSからの反力を受けていない状態でも湾曲されている。 It should be noted that such a lip portion 3b is curved as described above even in a state where no external force is applied. That is, the lip portion 3b is curved even when the reaction force from the shaft S is not received.

皿バネ4は、液体流入空間2bとシールリング3との間に介挿されており、シールリング3をケーシング2の環状突部2cに向けて付勢する。このような皿バネ4の付勢力によって、シールリング3がケーシング2に対して圧接されている。図2に示すように、皿バネ4は、シールリング3のリング部3aに対して当接されている。 The disc spring 4 is inserted between the liquid inflow space 2b and the seal ring 3, and urges the seal ring 3 toward the annular protrusion 2c of the casing 2. The seal ring 3 is pressed against the casing 2 by the urging force of the disc spring 4. As shown in FIG. 2, the disc spring 4 is in contact with the ring portion 3a of the seal ring 3.

なお、皿バネ4は、軸芯Lに沿った方向から見て円環状とされている。また、皿バネ4には、軸芯Lに沿った方向から見て、離散的に複数の開口が設けられており、皿バネ4の表側と裏側との間で液体が通過可能とされている。 The disc spring 4 has an annular shape when viewed from the direction along the axis L. Further, the disc spring 4 is provided with a plurality of discrete openings when viewed from the direction along the shaft core L, so that liquid can pass between the front side and the back side of the disc spring 4. ..

このような構成の本実施形態のシール装置1によれば、リップ部3bがシャフトSの周面に摺擦されると共にリング部3aがケーシング2の環状突部2cに圧接されることで、高圧の液体が低圧側に流れないようシールされる。ここで、シール装置1の取付ける場合に、シール装置1の軸芯LがシャフトSの軸芯に対して変位していたとしても、リップ部3bがシャフトSに当接することでリップ部3bが受ける反力によって、リップ部3bの軸芯Lが自動的にシャフトSの軸芯と一致される。 According to the sealing device 1 of the present embodiment having such a configuration, the lip portion 3b is rubbed against the peripheral surface of the shaft S and the ring portion 3a is pressed against the annular protrusion 2c of the casing 2 to obtain a high pressure. The liquid is sealed so that it does not flow to the low pressure side. Here, when the sealing device 1 is attached, even if the shaft core L of the sealing device 1 is displaced with respect to the shaft core of the shaft S, the lip portion 3b receives the lip portion 3b when it comes into contact with the shaft S. Due to the reaction force, the shaft core L of the lip portion 3b is automatically matched with the shaft core of the shaft S.

以上のような本実施形態のシール装置1は、シャフトSを囲んで配置されると共にシャフトSに軸芯に沿った方向への液体の流れを規制する。この本実施形態のシール装置1は、シャフトSが挿通される挿通孔2aを有するケーシング2と、シャフトSの周面に摺擦可能なリップ部3bを有すると共にケーシング2に対して摺動可能に当接される環状のシールリング3と、シールリング3を軸芯Lに沿った方向にてケーシング2に向けて付勢する皿バネ4とを備えている。 The sealing device 1 of the present embodiment as described above is arranged so as to surround the shaft S and regulates the flow of the liquid on the shaft S in the direction along the axis. The sealing device 1 of the present embodiment has a casing 2 having an insertion hole 2a through which the shaft S is inserted, and a rubbable lip portion 3b on the peripheral surface of the shaft S, and is slidable with respect to the casing 2. An annular seal ring 3 to be abutted and a disc spring 4 for urging the seal ring 3 toward the casing 2 in a direction along the shaft core L are provided.

このような本実施形態のシール装置1によれば、リップ部3bを有するシールリング3がケーシング2に対して固定されておらず、ケーシング2に対して径方向に摺動可能とされている。このため、シャフトSから受ける反力によってシールリング3が自動的に軸芯LをシャフトSの軸芯に合わせるように移動される。つまり、本実施形態のシール装置1によれば、取り付け時において、シャフトSの軸芯に対してリップ部3bの軸芯Lがずれていた場合であっても、シールリング3が低温環境で縮むことや、シャフトSが回転することで受ける反力によってリップ部3bが自動調芯される。したがって、本実施形態のシール装置1によれば、稼働時のシャフトSの軸芯に対してリップ部3bの軸芯Lをより正確に位置合わせすることが可能となる。 According to the sealing device 1 of the present embodiment as described above, the sealing ring 3 having the lip portion 3b is not fixed to the casing 2 and is slidable in the radial direction with respect to the casing 2. Therefore, the seal ring 3 is automatically moved so as to align the shaft core L with the shaft core of the shaft S by the reaction force received from the shaft S. That is, according to the sealing device 1 of the present embodiment, the sealing ring 3 shrinks in a low temperature environment even when the shaft core L of the lip portion 3b is deviated from the shaft core of the shaft S at the time of mounting. In addition, the lip portion 3b is automatically centered by the reaction force received by the rotation of the shaft S. Therefore, according to the sealing device 1 of the present embodiment, it is possible to more accurately align the shaft core L of the lip portion 3b with respect to the shaft core of the shaft S during operation.

また、本実施形態のシール装置1においては、シールリング3が、環状のリップ部3bと、シールリング3の径方向にてリップ部3bの外側に配置されて内周面にリップ部3bが接続されると共に、ケーシング2に対して摺動可能に当接された摺動面を有する環状のリング部3aとを有している。このため、ケーシング2に対して摺動可能とされる部位をリップ部3bと別とすることができ、リップ部3bがケーシング2に摺動されることがない。このため、リップ部3bがケーシング2との摺動によって意図せずに変形等することを防止することができる。 Further, in the sealing device 1 of the present embodiment, the sealing ring 3 is arranged outside the annular lip portion 3b and the lip portion 3b in the radial direction of the sealing ring 3, and the lip portion 3b is connected to the inner peripheral surface. In addition, it has an annular ring portion 3a having a sliding surface that is slidably contacted with the casing 2. Therefore, the portion slidable with respect to the casing 2 can be separated from the lip portion 3b, and the lip portion 3b is not slid on the casing 2. Therefore, it is possible to prevent the lip portion 3b from being unintentionally deformed or the like due to sliding with the casing 2.

また、本実施形態のシール装置1においては、リップ部3bが、リング部3aの内周面から径方向の内側に延伸されると共に、先端が軸芯Lに沿った方向に向くように湾曲されている。このため、リップ部3bを湾曲させることなくリップ部3bの先端をシャフトSの周面に当接させる場合と比較して、リップ部3bとシャフトSとの接触面積を増大させてシール性を高めることが可能となる。 Further, in the sealing device 1 of the present embodiment, the lip portion 3b is extended inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the ring portion 3a, and the tip is curved so as to face the direction along the axis L. ing. Therefore, as compared with the case where the tip of the lip portion 3b is brought into contact with the peripheral surface of the shaft S without bending the lip portion 3b, the contact area between the lip portion 3b and the shaft S is increased to improve the sealing property. It becomes possible.

また、本実施形態のシール装置1においては、リップ部3bの先端が、軸芯Lに沿った方向にて、リング部3aの端面の内側に位置されている。このため、削り出しによってシールリング3を形成する場合に、上述のように材料の無駄を削減することができる。 Further, in the sealing device 1 of the present embodiment, the tip of the lip portion 3b is located inside the end surface of the ring portion 3a in the direction along the axis L. Therefore, when the seal ring 3 is formed by cutting out, the waste of the material can be reduced as described above.

また、本実施形態のシール装置1においては、ケーシング2が、リング部3aの径方向の外側に液体が流入可能な液体流入空間2bを有し、リング部3aの内周面には液体流入空間2bに流れ込む液体よりも低圧の流体が接触可能な低圧流体接触面3a1が設けられている。図3は、シールリング3の周囲の圧力状態を示す模式図である。なお、図3において皿バネ4は省略されている。この図3に示すように、相対的に圧力が高い高圧領域R1は、リング部3aの外周面の全面をおおように形成されている。一方で、相対的に圧力が低い低圧領域R2は、リング部3aの内周面の一部である低圧流体接触面3a1に接触している。このため、図3の矢印に示すように、リング部3a(すなわちシールリング3)には、径方向内側に向けて力が作用する。このため、リップ部3bをシャフトSに対して強く押圧することができ、シール性を向上させることが可能となる。 Further, in the sealing device 1 of the present embodiment, the casing 2 has a liquid inflow space 2b through which liquid can flow in outside the ring portion 3a in the radial direction, and a liquid inflow space is provided on the inner peripheral surface of the ring portion 3a. A low-pressure fluid contact surface 3a1 is provided so that a fluid having a lower pressure than the liquid flowing into 2b can come into contact with the liquid. FIG. 3 is a schematic view showing a pressure state around the seal ring 3. The disc spring 4 is omitted in FIG. As shown in FIG. 3, the high-pressure region R1 having a relatively high pressure is formed so as to cover the entire outer peripheral surface of the ring portion 3a. On the other hand, the low pressure region R2 having a relatively low pressure is in contact with the low pressure fluid contact surface 3a1 which is a part of the inner peripheral surface of the ring portion 3a. Therefore, as shown by the arrow in FIG. 3, a force acts on the ring portion 3a (that is, the seal ring 3) inward in the radial direction. Therefore, the lip portion 3b can be strongly pressed against the shaft S, and the sealing property can be improved.

また、本実施形態のシール装置1においては、ケーシング2が、軸芯Lに沿う方向に突出すると共に先端面がリング部3aの摺動面に圧接される環状突部2cを有している。このため、ケーシング2が広い面積でリング部3aと圧接されている場合と比較して、接触領域における面圧を高めることができ、シール性を向上させることが可能となる。 Further, in the sealing device 1 of the present embodiment, the casing 2 has an annular protrusion 2c that protrudes in the direction along the axis L and whose tip surface is pressed against the sliding surface of the ring portion 3a. Therefore, as compared with the case where the casing 2 is in pressure contact with the ring portion 3a over a wide area, the surface pressure in the contact region can be increased, and the sealing property can be improved.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、シールリング3がリップ部3bを1つのみ設ける構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、軸芯Lに沿う方向にて複数のリップ部3bを備える構成を採用することも可能である。 For example, in the above embodiment, the configuration in which the seal ring 3 is provided with only one lip portion 3b has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to adopt a configuration in which a plurality of lip portions 3b are provided in a direction along the axis L.

また、上記実施形態においては、リップ部3bが軸芯Lに沿う方向にてリング部3aの中央位置に接続された構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リップ部3bをリング部3aの内周面の最も低圧側に接続するようにすることもできる。このような場合には、低圧流体接触面3a1が設けられない構成となる。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the lip portion 3b is connected to the central position of the ring portion 3a in the direction along the axis L has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the lip portion 3b may be connected to the lowest pressure side of the inner peripheral surface of the ring portion 3a. In such a case, the low-pressure fluid contact surface 3a1 is not provided.

また、上記実施形態においては、付勢部として皿バネ4を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の弾性部材を付勢部として用いることも可能である。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the disc spring 4 is used as the urging portion has been described. However, the present invention is not limited to this, and other elastic members can be used as the urging portion.

1……シール装置、2……ケーシング、2a……挿通孔、2b……液体流入空間、2c……環状突部、3……シールリング、3a……リング部、3a1……低圧流体接触面、3b……リップ部、4……皿バネ(付勢部)、L……軸芯、S……シャフト 1 ... Sealing device, 2 ... Casing, 2a ... Insertion hole, 2b ... Liquid inflow space, 2c ... Circular protrusion, 3 ... Seal ring, 3a ... Ring part, 3a1 ... Low pressure fluid contact surface 3, 3b …… Lip part, 4 …… Belleville spring (biased part), L …… Shaft core, S …… Shaft

Claims (6)

シャフトを囲んで配置されると共に前記シャフトの軸芯に沿った方向への液体の流れを規制するシール装置であって、
前記シャフトが挿通される挿通孔を有するケーシングと、
前記シャフトの周面に摺擦可能なリップ部を有すると共に前記ケーシングに対して摺動可能に当接される環状のシールリングと、
前記シールリングを前記シールリングの軸芯に沿った方向にて前記ケーシングに向けて付勢する付勢部と
を備えることを特徴とするシール装置。
A sealing device that is arranged around the shaft and regulates the flow of liquid in the direction along the axis of the shaft.
A casing having an insertion hole through which the shaft is inserted, and
An annular seal ring having a rubbable lip portion on the peripheral surface of the shaft and slidably contacting the casing.
A sealing device comprising: an urging portion for urging the sealing ring toward the casing in a direction along the axis of the sealing ring.
前記シールリングは、
環状の前記リップ部と、
前記シールリングの径方向にて前記リップ部の外側に配置されて内周面に前記リップ部が接続されると共に、前記ケーシングに対して摺動可能に当接された摺動面を有する環状のリング部と
を有することを特徴とする請求項1記載のシール装置。
The seal ring is
The annular lip portion and
An annular shape that is arranged outside the lip portion in the radial direction of the seal ring, the lip portion is connected to the inner peripheral surface, and has a sliding surface that is slidably abutted against the casing. The sealing device according to claim 1, further comprising a ring portion.
前記リップ部は、前記リング部の前記内周面から前記径方向の内側に延伸されると共に、先端が前記軸芯に沿った方向に向くように湾曲されていることを特徴とする請求項2記載のシール装置。 2. The lip portion is characterized in that the lip portion is extended inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the ring portion and the tip is curved so as to face a direction along the axis. The sealing device described. 前記リップ部の先端は、前記軸芯に沿った方向にて、前記リング部の端面の内側に位置されていることを特徴とする請求項3記載のシール装置。 The sealing device according to claim 3, wherein the tip of the lip portion is located inside the end surface of the ring portion in a direction along the axis. 前記ケーシングは、前記リング部の前記径方向の外側に前記液体が流入可能な液体流入空間を有し、
前記リング部の内周面には前記液体流入空間に流れ込む前記液体よりも低圧の流体が接触可能な低圧流体接触面が設けられている
ことを特徴とする請求項2〜4いずれか一項に記載のシール装置。
The casing has a liquid inflow space in which the liquid can flow in outside the ring portion in the radial direction.
2. The sealing device described.
前記ケーシングは、前記軸芯に沿う方向に突出すると共に先端面が前記リング部の前記摺動面に圧接される環状突部を有することを特徴とする請求項2〜5いずれか一項に記載のシール装置。 The casing according to any one of claims 2 to 5, wherein the casing projects in a direction along the axis and has an annular protrusion whose tip surface is in pressure contact with the sliding surface of the ring portion. Sealing device.
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