JP3117105U - リングシール - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成のＶ−リングシールをリングシール本体として、該リングシール本体にリング部材を外嵌することで、高圧力や高速回転の条件においても、密閉性が高く、回転軸への締め付け力が高いリングシールを提供する。
【解決手段】軸の外周面に装着される環状の基部２と、該基部２における軸方向一側の内周部から外周側に向けて突設され該基部２とともに略Ｖ字状の溝５を形成するリップ部３とを有し、これらが弾性変形可能な素材により一体的に形成したリングシール１において、前記略Ｖ字状の溝５に、大きくても該溝５の深さＤの半分より内側に納まるリング部材６を装着した。
【選択図】図１

Description

本考案は、グリースや油等の潤滑剤や各種流体の漏れを防止し、水やダスト等の浸入を防ぐ、回転軸用のリングシールに関する。

従来、回転軸用のシールとして、回転軸に装着する環状の基部から、他部材に密接するリップ部が突設されるリングシールが知られている。前記リングシールは、弾性を有するリップ部が、グリースや油等の潤滑剤や各種流体の漏れを防止し、水やダスト等の浸入を防ぐ。例えば、特許文献１、特許文献２に記載の如くである。
特開平１１−３２５２５７号公報 特開平８−３２６９２４号公報

このようなリングシールとして、図４、図５に示したような、軸の外周面に装着される環状の基部１０２と、該基部１０２における軸方向一側の内周部から外周側に向けて突設され該基部１０２とともに略Ｖ字状の外周溝１０５(以下、Ｖ字形溝１０５）を形成するリップ部１０３とを有し、これらが弾性変形可能な素材により一体的に構成されるＶ−リングシール１０１がある。該Ｖ−リングシール１０１は簡単な構成であるため、低コストで製造することができる。

図４に示したＶ−リングシール１０１は、回転軸１０７と、該回転軸１０７を囲むハウジング１０８間に介挿されており、ハウジング１０８内の流体の漏れを防止している。
しかし、ハウジング１０８内の流体の圧力が大きい場合には、リップ部１０３が基部１０２方向に押されて外方に広がるように変形（拡開）する。この場合、リップ部１０３が密接していたハウジング１０８から浮き上がり、流体の漏れが生じることとなっていた。また、リップ部１０３が広がることで、ハウジング１０８とリップ部１０３との密接圧が局所的に強くなり、回転軸１０７の回転にともなうＶ−リングシール１０１の摩耗量が増大し、Ｖ−リングシール１０１の耐久性を悪化させる原因ともなっていた。また、流体圧により、Ｖ−リングシール１０１が回転軸１０７上で移動してしまう可能性もあった。

また、図５に示したＶ−リングシール１０１は、回転軸１０７の挿通部１０９におけるダスト等の侵入を防止している。
しかし、回転軸１０７が高速回転すると、遠心力により、リップ部１０３がハウジング１０８より浮き上がり、ダスト等の侵入が生じることとなっていた。そして、遠心力により回転軸への締め付け力が低下して、Ｖ−リングシール１０１が回転軸１０７上で移動してしまう可能性もあった。

回転軸１０７上での移動を防ぐためには、回転軸１０７の一定位置に固定するためのストッパ１１５を回転軸１０７に設けて、Ｖ−リングシール１０１を取り付ける必要ある。しかしその際には、回転軸１０７にストッパ取付用の溝１１６を設ける必要があった。すなわち、回転軸１０７を溝加工した後に、溝１１６にストッパ１１５を取り付け、Ｖ−リングシール１０１を取り付けていたため、Ｖ−リングシール１０１取り付けの一連の作業は、煩雑であった。

このような理由から、シールする流体の圧力が高い場合や軸が高速回転する場合には用いることが難しく、Ｖ−リングシールの使用用途が限定されていた。

本考案の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、外周溝を有するリングシールにおいて、該外周溝に、該外周溝に収まるリング部材を装着したものである。

即ち、請求項２においては、軸の外周面に装着される環状の基部と、該基部における軸方向一側の内周部から外周側に向けて突設され該基部とともに略Ｖ字状の溝を形成するリップ部とを有し、これらを弾性変形可能な素材により一体的に形成したリングシールにおいて、前記略Ｖ字状の溝に、該溝の深さの半分より内側に納まるリング部材を装着したものである。

請求項３においては、前記リング部材を、Ｏリングとしたものである。

本考案の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、リング部材を装着することにより、リングシールの弾性変形における剛性を高めることができる。

請求項２においては、リング部材によって、リップ部の基部側への弾性変形における剛性を高めることができ、リップ部の拡開を防止することができる。よって、リップ部の変形による、密接部材からの浮き上がりを防止することができ、リングシールの密閉性を高めることができる。また、リップ部の拡開によって生じる、密接部材への局所的な密接圧増化を防止することができ、リングシールの耐久性の向上を図ることができる。また、リング部材を装着することにより、リングシールの径方向の剛性が高められるので、リングシールの回転軸への締め付け力が低下することを防止することができ、リングシールを回転軸上に固定（位置決め）するためのストッパ等を設けることなく、リングシールの回転軸上での移動（ずれ）を防止することができる。すなわち、簡単な構成のＶ−リングシールをリングシール本体として、該リングシール本体にリング部材を外嵌するのみで、高圧力や高速回転の条件においても、密閉性が高く、回転軸への締め付け力が高いリングシールを、容易に構成することができるのである。

請求項３においては、リング部材として、環状弾性体であるＯリングを使用することで、リング部材を広げてリングシール本体の溝に嵌め込むことができ、リング部材のリングシール本体への装着が容易となる。また、サイズ展開豊富な、市販のＯリングであれば、リングシール本体のサイズ合ったものを、低コストで容易に入手することができる。

次に、考案の実施の形態を説明する。
図１は本考案に係るリングシールの断面側面図、図２は流体の漏れを防止するリングシールを示す断面側面図、図３は軸の挿通部おける漏れを防止するリングシールを示す断面側面図である。図４は流体の漏れを防止する、従来のリングシールを示す断面側面図、図５は軸の挿通部おける漏れを防止する、従来のリングシールを示す断面側面図である。

図１に示したように、本考案に係るリングシール１は、軸の外周面に装着される環状の基部２と、該基部２における軸方向一側の内周部から外周側に向けて突設され、該基部２とともに略Ｖ字状の外周溝５(以下、Ｖ字形溝５）を形成するリップ部３とを有し、これらが弾性変形可能な素材により一体的に構成されるリングシール本体４と、前記Ｖ字形溝５に、大きくても該Ｖ字形溝５の深さの半分より内側（谷側）に納まるリング部材６とで構成されている。但し、Ｖ字形溝５はＵ字形溝であってもよく、その開き角度や深さは限定するものではない。リング部材６は、断面形状がＯ形（円形）で環状に形成され、リングシール本体４のＶ字形溝５に装着されて、リングシール本体４を適度に圧縮し、リングシール１の径方向の剛性を高めている。つまり、リング部材６はリングシール１のＶ字形溝５内に外嵌したときに、リップ部３を変形させない程度に密着して外嵌できる大きさとしている。なお、リング部材６の断面形状はＯ形でなくとも、Ｖ字形溝５内に収まるものであればよく、多角形状等であってもよい。

リングシール１の内径Ｌ１及び外径Ｌ２は、取り付ける回転軸７の直径やハウジングの取り付け部の内径に合わせて、適宜決定される。
そして、Ｖ字形溝５の深さＤに対するリング部材の断面径Ｌ３の比率（＝Ｌ３／Ｄ）は、約１／４から約１／２程度である。Ｖ字形溝５の深さＤとは、リングシール本体４の径方向におけるＶ字形溝５の底部１２から基部２の外周面１３までの長さである。リング部材６は、リップ部３に押圧力が加わらず、基部２側に向けて弾性変形していない状態で、Ｖ字形溝５を広げない程度に外嵌する直径を有している。リング部材６は、断面形状が略円形とし、Ｖ字形溝の底部１２に沿い、密着するように外嵌される。
本実施例における、リングシール１の直径Ｌ２は約５４ｍｍ、リングシール本体４のＶ字形溝５の深さは約４ｍｍ、リング部材６の断面径Ｌ３は約１ｍｍとし、Ｖ字形溝５の深さＤに対するリング部材６の断面径ｌの比率（＝Ｌ３／Ｄ）を、約４分の１程度としている。

リングシール本体４を構成する素材は、弾力性を有するゴムであり、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ふっ素ゴム等から、密封対象媒体の科学的性質や、使用条件等を考慮して選定される。ほとんどの場合は、ニトリルゴムを使用することとなるが、屋外で直射日光やオゾンの影響を受けるときにはクロロプレンゴムを用い、温度の高い場合や薬品等の影響がある場合にはふっ素ゴム等を用いる。

リング部材６を構成する素材は、リングシール本体４と同じく弾力性を有するゴム素材であっても、金属素材や合成樹脂素材等であってもよく、限定されるものではないが、ゴム素材であれば、広げてＶ字形溝５に嵌め込むことができるので、リングシール本体４への装着が容易である。例えば、リング部材６として、断面形状がＯ形（円形）の環状弾性体である、市販のＯリングを使用することも可能である。なお、サイズ展開豊富な、市販のＯリングであれば、リングシール本体４のサイズ合ったものを、低コストで容易に入手することができる。

リングシール１の適用温度範囲は、選定素材によって異なるが、代表的素材であるニトリルゴムを用いた場合には、マイナス４０℃から９０℃である。また、クロロプレンゴムを用いた場合には、マイナス３０℃から１００℃、ふっ素ゴムを用いた場合には、マイナス２０℃から１５０℃である。

このように構成されるリングシール１は、例えば、図２に示したように、回転軸７と、該回転軸７を囲むハウジング８間に介挿され、グリースや油等の潤滑剤や各種流体の漏れを防止し、水やダスト等の浸入を防ぐ。すなわち、リングシール１の基部２が回転軸７に外嵌され、基部２から厚さ方向に突設されるリップ部３が流体等を封じる。

リングシール１が封じるものとしては、具体的には、空気、工業用作業油、タービン油、ギアー油、異物、水、蒸気等が挙げられる。

本考案に係るリングシール１の一実施例を、図２において説明する。
リングシール１は、回転軸７と、該回転軸７を囲むハウジング８間に介挿されており、ハウジング８内の流体の漏れを防止している。該ハウジング８内には、挿通部９を介して、高圧側空間１０と低圧側空間１１が形成されている。リングシール１は、低圧側空間１１に配置されており、高圧側空間１０に向けられたリップ部３は、先端部がハウジング８に密接している。該リップ部３はハウジング８に低摩擦で接触しながら、回転軸７ともに回転する。

上記構成において、リングシール１のリップ部３は、高圧側空間１０と低圧側空間１１との差圧により、基部２側へ曲がる方向に付勢される。しかし、リップ部３と基部２との間には、リング部材６が配置されているので、リップ部３の基部２側への曲がりは、リング部材６によって抑えられる。すなわち、リング部材６によって、リップ部３の基部２側への弾性変形における剛性が高められている。

よって、リップ部３の拡開による、ハウジング８からの浮き上がりが抑えられているため、リングシール１の密閉性は高い。また、リップ部３が拡開することで、ハウジング８との局所的な密接圧増化が生じて、リングシール１の耐久性が悪化することが防止されている。
また、リング部材６がリングシール本体４を適度に圧縮し、リングシール１の径方向の剛性が高めて、リングシール１の回転軸７への締め付け力を高めているので、リングシール１の回転軸７上での移動が規制されている。よって、回転軸７に、リングシール１を固定するためのストッパ等を設ける必要がなく、回転軸７にストッパ取付用の溝等を設ける必要がないので、リングシール１の回転軸７への取り付け作業は容易である。

また、ハウジング８内に流体等の流れがない場合であっても回転軸７の挿通部９におけるダスト等の漏れを防止するために、図３に示したように、ハウジング８内への回転軸７の挿通部９に、前記リングシール１を配置することもある。

本考案に係るリングシール１の別実施例を、図３において説明する。
リングシール１は、回転軸７に外嵌され、回転軸７を囲むハウジング８の回転軸挿通部９を封じるように、ハウジング８に当接した状態で、ハウジング８の外側に配置されて、回転軸７の挿通部９におけるダスト等の漏れを防止している。該リップ部３は、若干基部２側に押さえつけられた状態で、ハウジング８に当接しているので、リップ部３の弾性力により、ハウジング８への押さえつけ力（リップ圧）が発生している。

このような状態で、回転軸７が高速回転した場合には、遠心力によりリップ圧が減少し、リップ部３はハウジング８からの浮き上がる方向、すなわち基部２側に付勢される。しかし、リップ部３と基部２との間には、リング部材６が配置されているので、リップ部３の基部２側への曲がりは、リング部材６によって抑えられる。
また、リング部材６がリングシール本体４を適度に圧縮し、リングシール１の回転軸７への締め付け力を高めているので、遠心力によるリングシール１の回転軸７上での移動が規制されている。

すなわち、簡単な構成のＶ−リングシールをリングシール本体４として、該リングシール本体４にリング部材６を外嵌するのみで、高圧力や高速回転の条件においても、密閉性が高く、回転軸７への締め付け力が高いリングシール１を、容易に構成することができるのである。

本考案に係るリングシールの断面側面図。 流体の漏れを防止するリングシールを示す断面側面図。 軸の挿通部おける漏れを防止するリングシールを示す断面側面図。 流体の漏れを防止する、従来のリングシールを示す断面側面図。 軸の挿通部おける漏れを防止する、従来のリングシールを示す断面側面図。

符号の説明

１ リングシール
２ 基部
３ リップ部
４ リングシール本体
５ Ｖ字形溝
６ リング部材

Claims (3)

1. 外周溝を有するリングシールにおいて、該外周溝に、該外周溝に収まるリング部材を装着したことを特徴とするリングシール。
2. 軸の外周面に装着される環状の基部と、該基部における軸方向一側の内周部から外周側に向けて突設され該基部とともに略Ｖ字状の溝を形成するリップ部とを有し、これらを弾性変形可能な素材により一体的に形成したリングシールにおいて、前記略Ｖ字状の溝に、該溝の深さの半分より内側に納まるリング部材を装着したことを特徴とするリングシール。
3. 前記リング部材を、Ｏリングとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のリングシール。
   

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