JP4719334B2 - シール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転体と固定体との間をシールするシール装置に関し、特に、回転体との摺動による発熱によってシール部材の熱的負荷が増加するのを防止することができるシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転体と固定体との間をシールするシール装置には種々のタイプのものがあり、例えば、図４に示すようなものが一般に知られている。
【０００３】
すなわち、このシール装置３５は、固定体２９側に取り付けられるハウジング３６と、ハウジング３６に取り付けられるシールリングキット３７とを具えたものであって、ハウジング３６とシールリングキット３７との協働によって固定体２９と回転体２８との間をシールするように構成したものである。
【０００４】
シールリングキット３７は、カーボン製のシール部材３８であるシールリング３８と、シールリング３８を半径方向に付勢する金属製のエキステンションスプリング４１と、シールリング３８を軸方向に付勢する金属製のコンプレッションスプリング４２と、シールリング３８のハウジング３６に対する相対的な回動を阻止する金属製のローテーションロックピン４３と、コンプレッションスプリング４２を保持するスプリングリテーナ４４と、スプリングリテーナ４４を保持するスナップリング４５とを具えている。
【０００５】
シールリング３８は、円周方向に複数に分割された環状をなすものであって、内周部は回転体２８である回転軸２８の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部３９に形成され、軸方向の一端部はハウジング３６に接触してそれとの間をシールする２次シール部４０に形成されるようになっている。
【０００６】
そして、回転軸２８の回転時に、エキステンションスプリング４１の付勢力によってシールリング３８の１次シール部３９が回転軸２８と摺動することにより回転軸２８との間がシールされ、コンプレッションスプリング４２の付勢力によってシールリング３８の２次シール部４０がハウジング３６側に圧接することによってハウジング３６との間がシールされ、これにより回転体２８である回転軸２８と固定体２９との間がシールされるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のシール装置３５にあっては、シールリング３８と接触している金属製の部品は、シールリング３８を摺動発熱させる要因となる回転軸２８を除けば、端面でシールリング３８を保持しているハウジング３６、細い線径のエキステンションスプリング４１及びコンプレッションスプリング４２、シールリング３８の回動を抑える小径のローテーションロックピン４３のみであり、それらのシールリング３８に対する接触面積は非常に小さいので、シールリング３８の熱を十分に伝達させることができず、シールリング３８自身での放熱が主体となってしまう。この場合、カーボン製のシールリング３８は、高温になると熱伝導率が低くなる傾向にあるため、回転軸２８との摺動発熱によって高温になったときに、その熱が放出されにくくなって内部に熱がこもってしまい、熱的な負荷が増加し、摩耗が促進されたり、破損する等の問題が生じることになり、寿命が著しく低下してしまう。
【０００８】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、シール部材が回転体との摺動によって発熱したときに、その熱を十分に放出させることができて、シール部材の熱的な負荷が増加するのを阻止し、これにより、シール部材の摩耗が促進されたり、破損したりするのを阻止し、寿命を大幅に高めることができるシール装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記のような目的を達成するため、回転体（２８）と固定体（２９）との間をシールするシール装置であって、前記固定体（２９）側に装着され、前記回転体（２９）が挿通する孔（３）を中心部に有し、該孔（３）周縁部の軸方向に環状段部（４）が設けられたハウジング（２）と、前記ハウジング（２）の段部（４）に装着されるとともに、内周部に形成され該内周部が前記回転体（２８）の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部（９）、及び軸方向の一端部に形成され該軸方向一端部が前記ハウジング（２）の段部（４）の底面に接触してそれとの間をシールする２次シール部（１０）を有し、円周方向に複数に分割された環状をなすシール部材（８）と、軸方向の一端面が前記シール部材（８）の他端部端面にほぼ全体に接触して装着されて、前記シール部材を軸方向に付勢するコンプレッションスプリング（２３）を保持する環状部材であって、熱伝導率が前記シール部材（８）よりも高い材料から形成されて前記シール部材（８）が前記回転体（２８）との摺動によって発熱したときにその熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるスプリングプレート（１６）と、内周面が前記シール部材（８）の外周面のほぼ全体に接触して装着されるとともに、外周面に前記シールリング（８）を半径方向内方に付勢するエキステンションスプリング（１４）が装着される、円周方向に複数に分割された筒状部材であって、熱伝導率が前記シール部材（８）よりも高い材料から形成されて前記シール部材（８）が前記回転体（２８）との摺動によって発熱したときに、その熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるカバープレート（１８）とを具えたことを特徴とするものである。
また、回転体（２８）と固定体（２９）との間をシールするシール装置であって、前記固定体（２９）側に装着され、前記回転体（２９）が挿通する孔（３）を中心部に有し、該孔（３）周縁部の軸方向に環状段部（４）が設けられたハウジング（２）と、前記ハウジング（２）の段部（４）に装着されるとともに、内周部に形成され該内周部が前記回転体（２８）の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部（９）、及び軸方向の一端部に形成され該軸方向一端部が前記ハウジング（２）の段部（４）の底面に接触してそれとの間をシールする２次シール部（１０）を有し、円周方向に複数に分割された環状をなすシール部材（８）と、軸方向の一端面が前記シール部材（８）の他端部端面にほぼ全体に接触して装着されて、前記シール部材を軸方向に付勢するコンプレッションスプリング（２３）を保持する環状部材であって、熱伝導率が前記シール部材（８）よりも高い材料から形成されて前記シール部材（８）が前記回転体（２８）との摺動によって発熱したときにその熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるスプリングプレート（１６）と、周方向に複数に分割された筒状の本体部（２１）と、該本体部（２１）の外周面に円周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられる複数の円弧状の板ばね部（２２）とから構成され、前記シールリング（８）の外周面と前記ハウジング（２）の段部（４）の内周面との間に嵌着したとき、該ばね部（２２）の付勢力によって前記シールリング（８）を半径方向内方に付勢する部材であって、熱伝導率が前記シール部材（８）よりも高い材料から形成されて前記シール部材（８）が前記回転体（２８）との摺動によって発熱したときに、その熱を伝達させて放出させる吸熱部材から形成されたばね部材（２０）とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、回転体との回転時に、シール部材の１次シール部が回転体と摺動することによりそれとの間がシールされ、シール部材の２次シール部がハウジング側に接触することによりそれとの間がシールされることになる。そして、シール部材が回転体との摺動によって発熱したときには、その熱はシール部材に広い面積で接触している吸熱部材側に伝達され、吸熱部材を介して放出されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。
図１には、この発明によるシール装置の一実施の形態が示されていて、このシール装置１は、固定体２９側に取り付けられる金属製のハウジング２と、ハウジング２に取り付けられるシールリングキット７とを具えている。
【００１２】
ハウジング２は、円板状に形成されるものであって、中心部には軸線方向に貫通する孔３が設けられ、この孔３内を回転体２８である回転軸２８が挿通するようになっている。ハウジング２の軸方向の一端面の孔３の周縁部には所定の深さの段部４が環状に設けられ、この段部４内にシールリングキット７が装着されるようになっている。
【００１３】
シールリングキット７は、カーボン製のシール部材８であるシールリング８と、シールリング８に装着される吸熱部材１５と、シールリング８を半径方向に付勢する金属製のエキステンションスプリング１４と、シールリング８を軸方向に付勢する金属製のコンプレッションスプリング２３と、シールリング８、吸熱部材１５等の回動を阻止する金属製のローテーションロックピン２７と、コンプレッションスプリング２３を保持するスプリングリテーナ２４と、スプリングリテーナ２４を保持するスナップリング２６とを具えている。
【００１４】
シールリング８は、円周方向に複数に分割された環状をなすものであって、内周部は回転軸２８の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部９に形成され、軸方向の一端部はハウジング２の段部４の底面と接触してそれとの間をシールする２次シール部１０に形成されるようになっている。
【００１５】
シールリング８の１次シール部９及び２次シール部１０にはそれぞれ圧力バランス溝１１が設けられ、この圧力バランス溝１１によってシール装置１に半径方向、軸方向から作用する流体圧力のバランスがとられるようになっている。
【００１６】
吸熱部材１５は、シールリング８の軸方向の他端面に装着されるスプリングプレート１６と、シールリング８の外周面に装着されるカバープレート１８とからなり、それらは熱伝導率の高い金属材又は非金属材から形成されるようになっている。
【００１７】
スプリングプレート１６は、環状をなすものであって、軸方向の一端面がシールリング８の軸方向の他端面のほぼ全体に接触するように、シールリング８に装着されるようになっている。スプリングプレート１６の軸方向の他端面には円周方向に向かって所定の間隔ごとに所定の深さの孔１７が設けられ、この孔１７内にコンプレッションスプリング２３の一端部が位置するようになっている。
【００１８】
カバープレート１８は、円周方向に複数に分割された筒状をなすものであって、シールリング８の外周面のほぼ全体に設けられている溝１２内に、その底面側に内周面の全体が接触するように、シールリング８に装着されるようになっている。カバープレート１８の外周面には環状の溝が設けられ、この溝内に環状のエキステンションスプリング１４が装着されるようになっている。そして、このエキステンションスプリング１４の付勢力によってカバープレート１８を介してシールリング８が半径方向内方に付勢され、シールリング８の１次シール部９が回転軸２８の外周面に接触するものである。
【００１９】
ハウジング２の段部４の開口部側の内周面には環状の溝５が設けられ、この溝５内に環状のスプリングリテーナ２４がスナップリング２６を介して保持されるようになっている。
【００２０】
スプリングリテーナ２４の軸方向の一端面のスプリングプレート１６の孔１７に対向する部分にはそれぞれ所定の深さの孔２５が設けられ、この孔２５内にコンプレッションスプリング２３の他端部が位置するようになっている。
【００２１】
そして、このようにスプリングプレート１６とスプリングリテーナ２４との間にコンプレッションスプリング２３を装着することで、スプリングプレート１６を介してシールリング８が軸方向に付勢され、シールリング８の２次シール部１０がハウジング２の段部４の底面側に圧接されるものである。
【００２２】
ハウジング２の段部４の底面側にはローテーションロックピン２７が複数箇所に立設されるとともに、このローテーションロックピン２７の先端部はシールリング８の一方の端面に設けられている溝１３内に係合されるようになっている。したがって、このローテーションロックピン２７によって回転軸２８の回転時に、シールリング８、カバープレート１８、スプリングプレート１６等がハウジング２に対して相対的に回動するのを阻止することができるものである。
【００２３】
そして、回転軸２８の回転時に、エキステンションスプリング１４の付勢力によってカバープレート１８を介してシールリング８が半径方向に付勢されて、シールリング８の１次シール部９が回転軸２８の外周面と摺動することによりそれとの間がシールされ、コンプレッションスプリング２３の付勢力によってスプリングプレート１６を介してシールリング８が軸方向に付勢されて、シールリング８の２次シール部１０がハウジング２の段部４の底面側に圧接されることによりそれとの間がシールされ、これにより回転体２８である回転軸２８と固定体２９との間がシールされるものである。
【００２４】
そして、シールリング８が回転軸２８との摺動によって発熱したときには、その熱は、金属製のハウジング２、ローテーションロックピン２７に伝達されるとともに、金属材又は非金属材からなるカバープレート１８及びスプリングプレート１６に伝達され、さらに、エキステンションスプリング１４及びコンプレッションスプリング２３にも伝達されることになる。
【００２５】
この場合、ローテーションロックピン２７、ハウジング２、エキステンションスプリング１４、及びコンプレッションスプリング２３のシールリング８に対する接触面積は非常に小さいが、カバープレート１８及びスプリングプレート１６のシールリング８に対する接触面積は大きく、しかもそれらの熱伝導率は高いので、シールリング８の熱をカバープレート１８及びスプリングプレート１６側に十分に伝達させて、放出させることができることになる。したがって、シールリング８の内部に熱がこもって熱的負荷が増加するようなことはなく、シールリング８の摩耗が促進されたり、破損したりするようなことはなくなり、寿命を大幅に高めることができることになる。
【００２６】
図２及び図３には、この発明によるシール装置の他の実施の形態が示されていて、このシール装置１は、吸熱部材１５を、シールリング８の軸方向の他端面に装着されるスプリングプレート１６と、シールリング８の外周面に装着されるばね部材２０とによって構成し、ばね部材２０に吸熱部材としての機能の他にエキステンションスプリングとしての機能をもたせたものであって、その他の構成は前述した実施の形態に示すものと同様である。
【００２７】
ばね部材２０は、周方向に複数に分割された筒状の本体部２１と、本体部２１の外周面に円周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられる複数の円弧状の板ばね部２２とから構成され、シールリング８の外周面とハウジング２の段部４の内周面との間に装着したときに、板ばね部２２の付勢力によってシールリング８を半径方向内方に付勢するようになっている。この場合、各板ばね部２２の外周面の頂部はハウジング２の段部４の内周面に設けた溝６内に係合されるとともに、各板ばね部２２の周方向の一端部は本体部２１側に溶接等の手段によって一体に接合されるようになっている。
【００２８】
そして、上記のように構成したこの実施の形態によるシール装置１にあっても、前述した実施の形態に示すものと同様に、回転軸２８の回転時に、ばね部材２０の板ばね部２２の付勢力によってシールリング８が半径方向に付勢されて、シールリング８の１次シール部９が回転軸２８の外周面と摺動することによりそれとの間がシールされ、コンプレッションスプリング２３の付勢力によってスプリングプレート１６を介してシールリング８が軸方向に付勢されて、シールリング８の２次シール部１０がハウジング２の段部４の底面側に圧接されることによりそれとの間がシールされ、これにより回転体２８である回転軸２８と固定体２９との間がシールされるものである。
【００２９】
そして、シールリング８が回転軸２８との摺動によって発熱したときには、その熱は、金属製のハウジング２、及びローテーションロックピン２７に伝達されるとともに、金属材又は非金属材からなるばね部材２０及びスプリングプレート１６に伝達され、さらに、コンプレッションスプリング２３にも伝達されることになる。
【００３０】
この場合、ローテーションロックピン２７、ハウジング２、及びコンプレッションスプリング２３のシールリング８に対する接触面積は非常に小さいが、ばね部材２０及びスプリングプレート１６のシールリング８に対する接触面積は大きく、しかも、それらの熱伝導率は高いので、シールリング８の熱をばね部材２０及びスプリングプレート１６側に十分に伝達させて放出させることができることになる。したがって、シールリング８の内部に熱がこもって熱的負荷が増加するようなことはなく、シールリング８の摩耗が促進されたり、破損したりするようなことはなくなり、寿命が大幅に高まることになる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、シール部材が回転体との摺動によって発熱したときには、その熱は吸熱部材側に伝達されることになる。この場合、吸熱部材のシール部材に対する接触面積は大きくとってあり、しかも吸熱部材の熱伝達率は高いので、シール部材の熱を十分に吸熱部材側に伝達させて放出させることができることになる。したがって、シール部材の内部に熱がこもって熱的負荷が増加するようなことはなく、摩耗が促進されたり、破損したりするようなことはなくなり、寿命を大幅に高めることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるシール装置の一実施の形態を示した概略断面図である。
【図２】この発明によるシール装置の他の実施の形態を示した概略断面図であって、図３のＡ−Ａ線に沿って見た概略断面図である。
【図３】図２に示すもののＢ−Ｂ線に沿って見た概略断面図である。
【図４】従来のシール装置の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１、３５……シール装置
２、３６……ハウジング
３、１７、２５……孔
４……段部
５、６、１２、１３……溝
７、３７……シールリングキット
８、３８……シール部材（シールリング）
９、３９……１次シール部
１０、４０……２次シール部
１１……圧力バランス溝
１４、４１……エキステンションスプリング
１５……吸熱部材
１６……スプリングプレート
１８……カバープレート
２０……ばね部材
２１……本体部
２２……板ばね部
２３、４２……コンプレッションスプリング
２４、４４……スプリングリテーナ
２６、４５……スナップリング
２７、４３……ローテーションロックピン
２８……回転体（回転軸）
２９……固定体

Claims (2)

1. 回転体と固定体との間をシールするシール装置であって、
   前記固定体側に装着され、前記回転体が挿通する孔を中心部に有し、該孔周縁部の軸方向に環状段部が設けられたハウジングと、
   前記ハウジングの段部に装着されるとともに、内周部に形成され該内周部が前記回転体の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部、及び軸方向の一端部に形成され該軸方向一端部が前記ハウジングの段部の底面に接触してそれとの間をシールする２次シール部を有し、円周方向に複数に分割された環状をなすシール部材と、
   軸方向の一端面が前記シール部材の他端部端面にほぼ全体に接触して装着されて、前記シール部材を軸方向に付勢するコンプレッションスプリングを保持する環状部材であって、熱伝導率が前記シール部材よりも高い材料から形成されて前記シール部材が前記回転体との摺動によって発熱したときにその熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるスプリングプレートと、
   内周面が前記シール部材の外周面のほぼ全体に接触して装着されるとともに、外周面に前記シールリングを半径方向内方に付勢するエキステンションスプリングが装着される、円周方向に複数に分割された筒状部材であって、熱伝導率が前記シール部材よりも高い材料から形成されて前記シール部材が前記回転体との摺動によって発熱したときに、その熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるカバープレートと、
   を具えたことを特徴とするシール装置。
2. 回転体と固定体との間をシールするシール装置であって、
   前記固定体側に装着され、前記回転体が挿通する孔を中心部に有し、該孔周縁部の軸方向に環状段部が設けられたハウジングと、
   前記ハウジングの段部に装着されるとともに、内周部に形成され該内周部が前記回転体の外周面と摺動してそれとの間をシールする１次シール部、及び軸方向の一端部に形成され該軸方向一端部が前記ハウジングの段部の底面に接触してそれとの間をシールする２次シール部を有し、円周方向に複数に分割された環状をなすシール部材と、
   軸方向の一端面が前記シール部材の他端部端面にほぼ全体に接触して装着されて、前記シール部材を軸方向に付勢するコンプレッションスプリングを保持する環状部材であって、熱伝導率が前記シール部材よりも高い材料から形成されて前記シール部材が前記回転体との摺動によって発熱したときにその熱を伝達させて放出させる吸熱部材であるスプリングプレートと、
   周方向に複数に分割された筒状の本体部と、該本体部の外周面に円周方向に向かって所定の間隔ごとに設けられる複数の円弧状の板ばね部とから構成され、前記シールリング外周面と前記ハウジングの段部の内周面との間に嵌着したとき、該ばね部の付勢力によって前記シールリングを半径方向内方に付勢する部材であって、熱伝導率が前記シール部材よりも高い材料から形成されて前記シール部材が前記回転体との摺動によって発熱したときに、その熱を伝達させて放出させる吸熱部材から形成されたバネ部材と、
   を具えたことを特徴とするシール装置。

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