JP2565380Y2 - 非接触シール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、たとえば圧延用密封ベ
アリング等に用いられる低速から高速まで幅広い回転域
に対応可能な非接触シールに関し、特にラビリンス部を
有する非接触シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の非接触シールとしては、
たとえば図４に示すようなラビリンスシールがある。す
なわち、このラビリンスシール１００は、シール本体１
０６内周と回転軸１０１の対向面１０２間にラビリンス
隙間１０３を形成している。このラビリンス隙間１０３
は、シール本体１０６内周に軸方向に所定間隔でもって
複数の凸部１０４を設け、この凸部１０４と凸部１０４
の間に拡大室１０５を繰り返し形成したもので、回転軸
１０１の回転により発生する流体圧を利用してシールす
るものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術の場合には、ラビリンス隙間１０３が一定な
のでラビリンス効果にも限度があり、多量のシール対象
流体をシールする場合にシール性が悪くなるという問題
があった。

【０００４】また、ラビリンスシールは回転軸１０１が
回転する際に発生する圧力を利用するため、低速になる
とラビリンス効果が薄れてシール性が悪くなる。そのた
め、外部からの侵入物がシール対象流体側に侵入するお
それがあるという問題もあった。

【０００５】本考案は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、回
転時におけるラビリンス効果を増大させてシール性の向
上を図ると共に、低速時においては侵入流体がシール対
象流体側に侵入せず低速域から高速域までシール性を安
定させ得る非接触シールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案にあっては、ハウジングに固定される固定体
と、該ハウジングと同心的に設けられる回転軸に固定さ
れ回転軸と共回りする回転体と、を具備し、前記固定体
と回転体を非接触状態に互いに対向配置すると共に固定
体と回転体の間にラビリンス隙間を形成し、前記回転体
のラビリンス隙間に臨むラビリンス構成部をラビリンス
隙間を狭める方向に変位可能とし、回転時に作用する遠
心力によってラビリンス構成部をラビリンス隙間を狭め
る方向に変位せしめ、また、前記固定体と回転体の間
に、外部からシール対象側に侵入する侵入流体を受ける
受け溝と、該受け溝に受けた侵入流体を外部に排出する
排出部を設けてなることを特徴とする。

【０００７】前記ラビリンス構成部がリップ形状に形成
され、該リップの根本に前記侵入流体を受ける受け溝を
設けるとよい。

【０００８】

【作用】上記構成の非接触シールにあっては、回転体に
設けたラビリンス構成部が回転体の回転による遠心力に
より、対向する固定体に近づいていき、ラビリンス隙間
が狭くなりラビリンス効果が増大する。したがって、た
とえ多量のシール対象流体であってもシールされること
となる。

【０００９】また、回転体の低速時においては、ラビリ
ンス部のシール対象流体側へ侵入する侵入流体の侵入側
に設けている侵入流体を受ける受け溝により侵入流体が
シール対象流体側に侵入してきても受け溝により侵入流
体を受け、シール対象流体側に侵入されないので、シー
ル性が確保され、シール性の安定化が図れる。

【００１０】

【実施例】以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明
する。本考案の一実施例に係る非接触シールを示す図１
乃至図３において、この非接触シール１は、互いに同心
的に組付けられ相対的に回転移動する２部材としてのハ
ウジング２と回転軸３との環状の隙間をシールするもの
である。

【００１１】非接触シール１は、概略、回転軸３と共に
回転する環状の回転体４と、その回転体４に設けられた
ラビリンス構成部５と、そのラビリンス構成部５に対向
する対向面部６を有するハウジング２に固定された固定
体７と、外部Ａからの侵入流体を受ける受け溝８と、そ
の受け溝に受けた侵入流体を外部Ａに排出する排出部と
から構成されている。

【００１２】回転体４は回転軸３の端面からシール対象
流体側Ｏの外周面に設けられている回転体嵌合溝９に回
転体金属環１０が回転軸３と共に回転するよう嵌合され
ている。この回転体金属環１０は断面Ｌ字状で回転軸３
の外周面に沿う回転体円筒部１０ａと、ラビリンス構成
部５が設けられる半径方向外向きの回転体外向きフラン
ジ部１０ｂと、から成り、さらに回転体嵌合溝９に嵌合
される半径方向内向きの回転体内向きフランジ部１０ｃ
が連続して設けられている。

【００１３】そして、回転体金属環１０の外部Ａ側端面
には、その回転体金属環１０の形状に沿った断面Ｌ字形
状の回転体ゴム状弾性体部材１１が一体的に焼き付けら
れ、その回転体ゴム状弾性体部材１１を介して回転体金
属環１０が嵌合される。

【００１４】また、回転体金属環１０の外向きフランジ
部１０ｂの先端部にもゴム状弾性体部材が連続して設け
られており、このゴム状弾性体部材にはＵ溝が形成さ
れ、そのＵ溝の外周縁が突出して成り、すなわち、この
突出部がフィン部でＵ溝部が拡大室となって、従来技術
で示したようなラビリンスシールの構成の回転体ラビリ
ンスシール部１１ａとなっている。

【００１５】そして、回転体金属環１０の外向きフラン
ジ部１０ｂのシール対象流体側Ｏの端面にはラビリンス
構成部５が設けられている。このラビリンス構成部５は
可撓性部材として上記回転体ゴム状弾性体部材１１，回
転体ラビリンスシール部１１ａと同じでゴム状弾性体で
リップ形状を成すラビリンス構成部５が回転体金属環１
０に連続して回転体金属環１０に一体的に設けられてい
る。

【００１６】このラビリンス構成部５は二つ設けられて
おり、まず第１ラビリンス構成部５１は、回転体ラビリ
ンスシール部１１ａのシール対象流体側Ｏの端面から軸
方向シール対象流体側Ｏに向かって断面形状三角形に突
出しており、その突出部５１ａの先端部は半径方向内向
きに若干突出し内向き突出部５１ｂが形成されている。

【００１７】また、第２ラビリンス構成部５２は第１ラ
ビリンス構成部５１より所望の間隔をおいて回転軸３側
に設けられ、軸方向シール対象流体側Ｏに向かって若干
先細りとなって突出し、その突出部５２ａの先端部は半
径方向外向きでシール対象流体側Ｏに傾いて突出部５２
ａの肉厚より薄肉で突出し外向き突出部５２ｂが形成さ
れている。この第２ラビリンス構成部５２のハウジング
２側端面は断面形状ポケット状で受け溝８としての回転
体ポケット状溝８１となっている。

【００１８】一方、固定体７はハウジング２の端面から
シール対象流体側Ｏの内周面に設けられている固定体嵌
合溝１２に固定体金属環１３が嵌合され固定されてい
る。この固定体金属環１３は断面形状Ｌ字状でハウジン
グ２の内周面に沿う固定体円筒部１３ａと、対向面部６
が設けられる半径方向内向きの固定体内向きフランジ部
１３ｂと、から成り、さらに、固定体嵌合溝１２に嵌合
される半径方向外向きの固定体外向きフランジ部１３ｃ
が連続して設けられている。

【００１９】そして、固定体金属環１３の固定体円筒部
１３ａのハウジング２側端面にはハウジング２の端面ま
で伸びる固定体ゴム状弾性体部材１４が一体的に焼き付
けられ、その固定体ゴム状弾性体部材１４を介して固定
体金属環１３が嵌合されている。また、この固定体ゴム
状弾性部材１４の固定体円筒部１３ａと固定体内向きフ
ランジ部１３ｂの間の曲がり部端面には段部１４ａが設
けられている。

【００２０】また、固定体金属環１３の固定体内向きフ
ランジ部１３ｂの先端部にもゴム状弾性体部材が設けら
れており、このゴム状弾性体部材には前記回転体ラビリ
ンスシール部１１ａのＵ溝より小さめのＵ溝が２つ形成
され、そのＵ溝の外周縁がフィン部でＵ溝部が拡大室と
なって、従来技術で示したようなラビリンスシールの構
成の固定体ラビリンスシール部１４ｂとなっている。そ
して、その固定体ラビリンスシール部１４ｂの外部Ａ側
端面が半径方向外向きに伸び固定体内向きフランジ部１
３ｂのほぼ中央部まで薄肉となって固定体内向きフラン
ジ部１３ｂに一定的に設けられ、その薄肉部より軸方向
外部Ａ側に突出するリップ形状の固定体突起１５が設け
られている。

【００２１】この固定体突起１５は、外部Ａ側に向かっ
て若干先細りとなって突出し、その突出部１５ａの先端
部は半径方向外向きで外部Ａ側に傾いて突出した突出部
１５ａより薄肉の外向き突起部１５ｂが形成されてい
る。さらに外向き突起部１５ｂの付け根には、半径方向
内向きに若干突出した内向き突起部１５ｃが設けられて
いる。また、固定体突起１５のハウジング２側端面が外
向き突起部１５ｂが設けられていることにより断面形状
ポケット状の受け溝８としての固定体ポケット状溝８２
が形成されている。

【００２２】そして、上記回転体４と固定体７が回転体
４の第１，２ラビリンス構成部５１，５２と固定体７の
固定体突起１５が互いに接触しない程度に咬み合い、回
転体４の回転体外向きフランジ部１０ｂと固定体７の固
定体内向きフランジ部１３ｂとが平行に相対向するよう
に配設し、回転体４の回転体ラビリンスシール部１１ａ
と固定体７の固定体ゴム状弾性体部材１４との間に断面
形状Ｌ字状のシールカバー１６が固定体ゴム状弾性体部
材１４の段部１４ａの端面まで嵌合され、このシールカ
バー１６により回転体４と固定体７とが一体化されてい
る。

【００２３】ここで回転体４と固定体７との位置関係に
ついて説明する。まず、回転体４の回転体ラビリンスシ
ール部１１ａは、この回転体ラビリンスシール部１１ａ
のフィン部がシールカバー１６の端面に微接触させ、ま
た、固定体７の固定体ラビリンスシール部１４ｂは回転
体４の回転体円筒部１０ａのハウジング２側端面に対
し、固定体ラビリンスシール部１４ｂのフィン部を微接
触させている。尚、これら微接触は初期摩耗でしめしろ
Ｏをねらっている。

【００２４】そして、回転体４の第１，２ラビリンス構
成部５１，５２と固定体７に設けられている対向面部６
としての段部１４ａ；固定体突起１５との位置関係はと
いうと、まず、回転体４の第１ラビリンス構成部５１と
固定体７の段部１４ａは、段部１４ａの段部斜面が第１
ラビリンス構成部５１と対向する第１対向面６１と成
り、その第１対向面６１と第１ラビリンス構成部５１の
ハウジング２側のハウジング側第１ラビリンス斜面５１
ｃとの間に第１ラビリンス構成部５１が回転体４の回転
による遠心力により変動しても第１対向面６１に接触し
ない第１ラビリンス隙間１７が形成され第１対向面６１
と第１ラビリンス構成部５１が配置されている。

【００２５】また、回転体４の第１ラビリンス構成部５
１と固定体７の固定体突起１５の位置関係は、第１ラビ
リンス構成部５１の第１突出部５１ａと内向き突出部５
１ｂの回転軸３側の回転軸側第１ラビリンス斜面５１ｄ
と内向き突出部斜面５１ｅにより形成されるくぼみに固
定体突起１５の外向き突起部１５ｂが回転体外向きフラ
ンジ部１０ｂ寄りに回転軸側第１ラビリンス斜面５１ｄ
と接触しないように前記第１ラビリンス隙間１７より小
さい微小隙間１８が確保できるよう入り込んでいる。

【００２６】さらに、固定体突起１５と第２ラビリンス
シール部５２との位置関係は、固定体突起１５と内向き
突起部１５ｃの回転軸３側の回転軸側固定体突起端面と
内向き突起部斜面により形成されるくぼみの面６２に第
２ラビリンス部５２の外向き突出部５２ｂが固定体内向
きフランジ部１３ｂ寄りに前記微小隙間１８とほぼ同じ
隙間１９を確保して入り込んでいる。また、回転軸側固
定突起端面と内向き突起部斜面により形成されたくぼみ
の面６２が第２ラビリンス構成部５２と対向する第２対
向面６２と成り、その第２対向面６２に第２ラビリンス
構成部５２の外向き突出部５２ｂが回転体４の回転によ
る遠心力により変動しても第２対向面６２に接触しない
第２ラビリンス隙間２０が形成され第２対向面６２と第
２構成ラビリンス部５２が配置されている。

【００２７】以上のように回転体４と固定体７が配設さ
れることにより回転体金属環１０の回転体外向きフラン
ジ部１０ｂと固定体金属環１３の固定体内向きフランジ
部１３ｂとの対向する空間にラビリンスシールが構成さ
れたことになる。

【００２８】すなわち、固定体ラビリンスシール部１４
ｂの外部Ａ側端面と回転体円筒部１３ａのハウジング２
側端面と回転体外向きフランジ部１０ｂのシール対象流
体側Ｏ端面と第２ラビリンス構成部５２の回転軸３側端
面とによって略台形状の拡大室Ｂが形成され、第２ラビ
リンス構成部５２の外向き突出部５２ｂがフィン部を成
し、第２ラビリンス部５２の回転体ポケット溝８１内端
面と回転体外向きフランジ部１０ｂのシール対象流体側
Ｏ端面に焼き付いている薄肉ゴム状弾性体部材１１ｂの
端面と固定体突起１５の外向き突起部１５ｂと内向き突
起部１５ｃの外部Ａ側端面とによって略三角形状の拡大
室Ｃが形成され、固定体突起１５の外向き突起部１５ｂ
がフィン部と成り、固定体内向きフランジ部１３ｂの外
部Ａ側端面に焼き付いている薄肉のゴム状弾性体部材と
固定体突起１５の固定体ポケット状溝８２内端面と第１
ラビリンス構成部５１の回転軸３側第１ラビリンス斜面
５１ｄとによって拡大室Ｄが形成され、第１ラビリンス
構成部５１がフィン部と成り、フィン部と拡大室とが繰
返して設けられラビリンスシールの構成を成している。

【００２９】したがって、この非接触シール１の回転軸
３の回転により発生する圧力でシール対象流体はシール
対象流体側Ｏから外部Ａに向かって流れるわけである
が、まず、固定体７の固定体ラビリンスシール部１４ｂ
を通って拡大室Ｂに、そして第２ラビリンス隙間２０，
拡大室Ｃ，微小隙間１８，拡大室Ｄ，第１ラビリンス隙
間１７，回転体４の回転体ラビリンスシール部１１ａと
順に流れていき、その流れによる圧力損失で、外部Ａへ
の漏れを少なくしている。

【００３０】尚、本実施例では回転体４及び固定体７に
それぞれラビリンスシール部１１ａ，１４ｂを設けてい
るが特にこれに限定されることはなく非接触となってい
ればよい。

【００３１】上記構成の非接触シールにあっては、回転
軸３が回転することにより回転体４が回転し、その回転
により回転体４に設けられた可撓性部材としてのゴム状
弾性体の第１，２ラビリンス構成部５１，５２に遠心力
が作用し、その遠心力によって第１，２ラビリンス構成
部５１，５２がそれぞれの第１，２対向面６１，６２に
近づいていき第１，２ラビリンス隙間１７，２０が小さ
くなりラビリンス効果が増し、たとえ多量のシール対象
流体であってもシールされることになる。すなわち、回
転速度に応じてラビリンス効果が増しシール性が向上す
る。

【００３２】したがって、接触式のオイルシールにおい
ては、高速回転時に於けるシール性は３０ｍ／ｓ以上に
なるとリップ摺動発熱によるクラック及び軸の偏心に対
するリップ追随性がないことによりシール性が低下する
が、本考案の非接触シールは上記に示すように回転によ
る遠心力でシールを行っているため高速回転時でも良好
なシール性が得られる。

【００３３】また、低速時はラビリンス効果は小さいが
第２ラビリンス構成部５２、固定体突起１５の形状がハ
ウジング２側に開講する断面形状ポケット状の回転体ポ
ケット状溝８１、固定体ポケット状溝８２としているた
め、その形状効果で侵入した侵入流体を図２のように受
け、ハウジング２、回転軸３を横置きとした場合、それ
ぞれのポケット状溝８１、８２に沿って下側へ導かれる
とともにに、それぞれのポケット状溝８１、８２を形成
するための外向き突出部５２ｂ、外向き突出部１５ｂが
侵入流体が侵入してくる方向に流れるように傾いている
ので、たとえば図５に示すような下側の固定体ゴム状弾
性体部材１４に設けられた、排出部としての流体抜き切
欠き２１により外部Ａへ排出され、シール対象流体側Ｏ
への侵入防止が図れ、もってシール性が確保され、シー
ル性の安定化が図れた。

【００３４】尚、本実施例では、流体を受ける受け溝８
をラビリンス構成部５と対向面部６に一体的に設けたが
別体でも良い。

【００３５】さらに、回転体４と対向面部６を有する固
定体７をシールカバー１６により一定化され、ハウジン
グ２と回転軸３の間への組み込み性も容易となった。

【００３６】尚、上記実施例では回転体４に設けられた
ラビリンス構成部５とそれに対向する対向面部６がそれ
ぞれ２つずつとしたが数は特に限定されず、少なくとも
それぞれ１つずつあれば良い。

【００３７】

【考案の効果】本考案は、以上の構成および作用を有す
るもので、回転体に設けたラビリンス構成部が回転体の
回転による遠心力により、固定体に近づいていき、ラビ
リンス隙間が小さくなりラビリンス効果が増し、たとえ
多量のシール対象流体であってもシールされることにな
る。

【００３８】また、回転の低速時においては、シール対
象流体側に侵入する侵入流体を排出部を通じて外部に排
出するようにしたので、シール対象流体側への侵入防止
が図れ、もってシール性が確保され、高速域から低速域
に渡ってシール性の安定化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は一実施例に係る非接触シールの要部縦断
面図である。

【図２】図２は図１の非接触シールの要部拡大縦断面図
である。

【図３】図３は図１の非接触シールのラビリンス構成部
が回転体の回転による遠心力によって対向面部に近づい
ていることを示す要部縦断面図である。

【図４】図４は従来の非接触シールの要部縦断面図であ
る。

【図５】図５は図１の非接触シール下側の外部Ａ側から
の要部平面図、及び切断面Ｓでの要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 非接触シール ２ ハウジング ３ 回転軸 ４ 回転体 ５ ラビリンス構成部 ５１ 第１ラビリンス構成部 ５１ａ 第１突出部 ５１ｂ 内向き突出部 ５１ｃ ハウジング側第１ラビリンス斜面 ５１ｄ 回転軸側第１ラビリンス斜面 ５１ｅ 内向き突出部斜面 ５２ 第２ラビリンス構成部 ５２ａ 突出部 ５２ｂ 外向き突出部 ６ 対向面部 ６１ 第１対向面 ６２ 第２対向面 ７ 固定体 ８ 受け溝 ８１ 回転体ポケット状溝 ８２ 固定体ポケット状溝 ９ 回転体嵌合溝 １０ 回転体金属環 １０ａ 回転体円筒部 １０ｂ 回転体外向きフランジ部 １０ｃ 回転体内向きフランジ部 １１ 回転体ゴム状弾性体部材 １１ａ 回転体ラビリンスシール部 １１ｂ 薄肉ゴム状弾性体部材 １２ 固定体嵌合溝 １３ 固定体金属環 １３ａ 固定体円筒部 １３ｂ 固定体内向きフランジ部 １３ｃ 固定体外向きフランジ部 １４ 固定体ゴム状弾性体部材 １４ａ 段部 １４ｂ 固定体ラビリンスシール部 １５ 固定体突起 １５ａ 固定体突出部 １５ｂ 外向き突起部 １５ｃ 内向き突起部 １６ シールカバー １７ 第１ラビリンス隙間 １８ 微小隙間 １９ 隙間 ２０ 第２ラビリンス隙間

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに固定される固定体と、該ハ
   ウジングと同心的に設けられる回転軸に固定され回転軸
   と共回りする回転体と、を具備し、 前記固定体と回転体を非接触状態に互いに対向配置する
   と共に固定体と回転体の間にラビリンス隙間を形成し、 前記回転体のラビリンス隙間に臨むラビリンス構成部を
   ラビリンス隙間を狭める方向に変位可能とし、回転時に
   作用する遠心力によってラビリンス構成部をラビリンス
   隙間を狭める方向に変位せしめ、 また、前記固定体と回転体の間に、外部からシール対象
   側に侵入する侵入流体を受ける受け溝と、該受け溝に受
   けた侵入流体を外部に排出する排出部を設けてなること
   を特徴とする非接触シール。
2. 【請求項２】 前記ラビリンス構成部がリップ形状に形
   成され、該リップの根本に前記侵入流体を受ける受け溝
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触シー
   ル。