JP5937844B2 - mechanical seal - Google Patents
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Description
本発明はメカニカルシールに関し、特に自動車のウォーターポンプ用のメカニカルシールに関するものである。 The present invention relates to a mechanical seal, and more particularly to a mechanical seal for an automobile water pump.
特に自動車のウォーターポンプの場合は、シャフト用のメカニカルシールが公知となっており、また長年に亘ってうまく利用されている。軽量化設計の不断の努力により、特に自動車のウォーターポンプの場合は、燃料消費を次第に少なくするために、ウォーターポンプのハウジングは金属製ではなく次第にプラスチック製になっている。メカニカルシールは、前記ハウジングに圧入されている。しかし、このような組合せの不利な点は、長期的には、メカニカルシールとウォーターポンプのプラスチック製ハウジングとの異なる熱膨張により両者間に隙間が発生し、その結果、メカニカルシールの密閉性(tightness)が失われる。 Especially in the case of automobile water pumps, mechanical seals for shafts are known and have been used successfully for many years. Due to constant efforts in weight reduction design, especially in the case of automobile water pumps, the water pump housing is gradually made of plastic rather than metal to reduce fuel consumption. The mechanical seal is press-fitted into the housing. However, the disadvantage of such a combination is that, in the long run, there is a gap between the mechanical seal and the water pump plastic housing due to the different thermal expansion, resulting in a tightness of the mechanical seal. ) Is lost.
本発明は、汎用のメカニカルシール、特に耐久性及びウォーターポンプのハウジングとの強固な接続によって特徴付けられるメカニカルシールの改良された又は少なくとも既存のものに代わる実施形態を提供するという課題に関する。 The present invention relates to the problem of providing an improved or at least an alternative embodiment of a general purpose mechanical seal, in particular a mechanical seal characterized by durability and a strong connection with a water pump housing.
上記課題は、本発明に係る独立クレームの発明の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属クレームの発明の主題である。 The above problems are solved by the subject matter of the independent claims according to the present invention. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
本発明は、密封装置、好ましくはメカニカルシールのハウジングを形成するという技術的思想に基づくものであり、このハウジングを介して上記密封装置がウォーターポンプの軸受ケーシングに固定される。このハウジングは、従来公知のような金属製ではなく、プラスチック製である。このようなプラスチック製のハウジングは、ウォーターポンプの軸受ケーシングに耐久性をもってしっかりと固定される方法で連結され、当該軸受ケーシングもプラスチックで構成され、その結果、このようなウォーターポンプの密閉性が長期間、好ましくは全耐用年数を超えて保証される。同一の材料又は少なくとも、ウォーターポンプの軸受ケーシングの熱膨張係数がメカニカルシールのハウジングと略同一である材料を選択することにより、異なる熱膨張係数に起因して長期間かけて引き起こされる望ましくないシーリングの問題を回避することができる。上記材料は、例えば繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切なプラスチックを含むのが好ましい。さらに、メカニカルシールのハウジングをプラスチックで製造することにより、可撓性があって費用効率の高いハウジングを得ることができ、また、ウォーターポンプの軸受ケーシングに様々な異なる方法によって接続可能であり、例えば、接着や溶接が可能である。 The present invention is based on the technical idea of forming a housing for a sealing device, preferably a mechanical seal, through which the sealing device is fixed to a bearing casing of a water pump. This housing is not made of metal as conventionally known, but is made of plastic. Such a plastic housing is connected to the bearing casing of the water pump in a durable and secure manner, and the bearing casing is also made of plastic. Guaranteed over a period, preferably beyond the total useful life. By selecting the same material or at least the material of which the thermal expansion coefficient of the bearing casing of the water pump is approximately the same as that of the housing of the mechanical seal, undesirable sealing caused over a long period of time due to different thermal expansion coefficients The problem can be avoided. The material preferably comprises a suitable plastic such as, for example, a fiber reinforced thermoplastic or a fiber reinforced thermosetting plastic. Furthermore, by making the housing of the mechanical seal from plastic, a flexible and cost-effective housing can be obtained, and can be connected to the bearing casing of the water pump in various different ways, for example Adhesion and welding are possible.
本発明の課題解決手段の有利な改善点は、上記メカニカルシールが以下の構成を更に備える点である。すなわち、シールされるためにシャフトに回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクルと、シーリングリングと、該シーリングリングと相互作用するカウンタリング(counter ring)と、バネと、ラバーベローとを備えている。上記シーリングリング及び/又はカウンタリングは、セラミックス、特に炭化ケイ素又はグラファイトで構成されてもよい。メカニカルシーリングの動作中に、シーリングリング及びカウンタリングは互いに接触してシール面を形成し、通常、シーリングリングはメカニカルシールのハウジングに回転可能に固定される方法で連結され、それにより、ウォーターポンプの軸受ケーシングに回転可能に固定される方法で連結されているのに対し、カウンタリングは通常レセプタクルに回転可能に固定される方法で連結され、それにより、ウォーターポンプのシャフトに回転可能に固定される方法で連結されている。炭化ケイ素及びグラファイトは、互いに異なる独立した性質をそれぞれ有しており、例えばグラファイトは低摩擦損失を示す。対照的に、炭化ケイ素は非常に高い硬度を有し且つ高融点を有するため、特に所謂エンジニアリングセラミックスとして用いるのに適している。更に、典型的なシール材料(ここでは説明しない)も考えられるのはいうまでもない。 An advantageous improvement of the problem solving means of the present invention is that the mechanical seal further comprises the following configuration. A receptacle coupled in a manner that is rotatably fixed to a shaft for sealing; a sealing ring; a counter ring interacting with the sealing ring; a spring; and a rubber bellows. Yes. The sealing ring and / or counter ring may be composed of ceramics, in particular silicon carbide or graphite. During the operation of the mechanical sealing, the sealing ring and the counter ring come into contact with each other to form a sealing surface, which is usually connected in a manner that is rotatably fixed to the housing of the mechanical seal, so that the water pump The counter ring is usually connected to the receptacle in such a way that it is rotatably fixed to the bearing casing, so that it is rotatably fixed to the shaft of the water pump. Connected in a way. Silicon carbide and graphite each have independent properties different from each other, for example, graphite exhibits low friction loss. In contrast, silicon carbide has a very high hardness and a high melting point, and is particularly suitable for use as so-called engineering ceramics. Furthermore, it goes without saying that typical sealing materials (not described here) are also conceivable.
本発明の解決手段の可能な改良において、密封装置の軸受ケーシング及びハウジングの材料が少なくともほぼ同一、好ましくは同一の熱膨張係数を有する場合に、例えばシーリングリップのような可能なシーリングの概念が提供されうる。上記材料は、例えば繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切な樹脂を含むのが好ましい。 In a possible improvement of the solution according to the invention, a possible sealing concept, such as a sealing lip, is provided when the material of the bearing housing and housing of the sealing device has at least approximately the same, preferably the same coefficient of thermal expansion. Can be done. The material preferably comprises a suitable resin such as, for example, fiber reinforced thermoplastic or fiber reinforced thermosetting plastic.
本発明の更に重要な特徴及び利点は、下位クレーム、図面及び図面に基づく形状の関連する説明に起因する。 Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, the drawings and the associated description of the shapes based on the drawings.
上述の特徴及び以下で説明する特徴は、上述の組み合わせを利用できるだけでなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において他の組み合わせ又は単独で利用することができるのは言うまでもない。 It goes without saying that the above-described features and the features described below can be used not only in the above-described combinations, but also in other combinations or alone without departing from the scope of the present invention.
本発明のより好ましい例示的な実施形態は、図面に図示され、以下の記載により詳細に説明されている。同一の参照符号は、同一の、同様の、または機能的に同一の構成を参照している。 More preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. The same reference numbers refer to the same, similar or functionally identical configurations.
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係るメカニカルシール1はハウジング2を備え、メカニカルシール1はハウジング2を介してウォーターポンプ4(図2参照)の軸受ケーシング3に固定されうる。ウォーターポンプ4の軸受ケーシング3はプラスチック製なので、本発明によると、メカニカルシール1のハウジング2もプラスチック製である。材料は、例えば、繊維強化熱可塑性プラスチック又は繊維強化熱硬化性プラスチックのような適切なプラスチックを含むのが好ましい。これにより、特に長期的には、亘る異なる熱膨張、それによる水漏れの原因となる熱膨張係数の相違を回避できる。また、プラスチック製ハウジング2により、メカニカルシール1を柔軟でかつ高い費用効率で生産することができる。通常、メカニカルシール1は、ウォーターポンプ4内の水輸送部と中空部とを分離する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical seal 1 according to the embodiment of the present invention includes a
更に、メカニカルシール1は、以下の構成を有する。 Furthermore, the mechanical seal 1 has the following configuration.
すなわち、メカニカルシール1は、ウォーターポンプ4をシールするためにシャフト5に回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクル6と、シーリングリング7と、シーリングリング7と相互作用するカウンタリング8と、バネ9と、ラバーベロー10とを備えている。
That is, the mechanical seal 1 includes a receptacle 6 connected in a manner that is rotatably fixed to the shaft 5 to seal the water pump 4, a
シーリングリング7及び/又はカウンタリング8はセラミックス製、特に炭化ケイ素又はグラファイト製である。シーリングリング7は、例えばセラミックス製であり、それに係合するカウンタリング8はグラファイト製である。カウンタリング8はレセプタクル6に回転可能に固定される方法で連結され、シーリングリング7は、ハウジング2に回転可能に固定される方法で連結され、更にこのハウジング2を介してウォーターポンプ4の軸受ケーシング3に回転可能に固定される方法で連結されている。
The sealing
バネ9は、例えば円板バネ又は波形バネで構成され、カウンタリング8に対してシーリングリング7に前もって負荷を加える役割を担う。メカニカルシール1は、ハウジング2を介してウォーターポンプ4の軸受ケーシング3に強固に連結されており、特に、溶接、接着又は圧入によって軸受ケーシング3に連結されている。
The
図1を見ると、バネ9に、その一側がハウジング2に対して、その他側がポット11に対して、前もって負荷が加わっていることが明らかであり、当該ポット11がラバーベロー10の外側のリング及びシーリングリング7を支持している。ここで、ラバーベロー10は、突出部(nose)12によってハウジング2内において径方向内側に保持されている。レセプタクル6,カウンタリング8及びシーリングリング7の代わりに、メカニカルシール1は、図示しない放射状のシャフトシール(shaft seal)を備えてもよい。
Referring to FIG. 1, it is clear that the
メカニカルシール1のプラスチック製ハウジング2という本発明に係る構成により、特に、異なる熱膨張係数の結果起こる、メカニカルシール1のハウジング2とウォーターポンプ4の軸受ケーシング3との間の隙間を回避でき、それにより、メカニカルシール1の長期間の密閉性が保証される。
The configuration according to the invention of the
1 メカニカルシール
2 ハウジング
3 軸受ケーシング
4 ウォーターポンプ
5 シャフト
6 レセプタクル
7 シーリングリング
8 カウンタリング
9 バネ
10 ラバーベロー
1
Claims (5)
ハウジング(2)を備え、
上記メカニカルシールは、上記ハウジング(2)を介して上記ウォーターポンプ(4)の軸受ケーシング(3)に固定され、
上記ハウジング(2)は、プラスチック製であり、
シールされるシャフト(5)に回転可能に固定される方法で連結されたレセプタクル(6)と、
シーリングリング(7)と、
上記シーリングリング(7)と相互作用するカウンタリング(8)と、
上記カウンタリング(8)に対して上記シーリングリング(7)に前もって負荷を加えるバネ(9)とをさらに備え、
上記カウンタリング(8)は、上記レセプタクル(6)に回転可能に固定される方法で連結され、
上記シーリングリング(7)は、上記ハウジング(2)に回転可能に固定される方法で連結されていることを特徴とするメカニカルシール。 Water pump (4), especially a mechanical seal for automobile water pumps,
With a housing (2),
The mechanical seal is fixed to the bearing casing (3) of the water pump (4) through the housing (2),
The housing (2) is made of plastic ,
A receptacle (6) connected in a rotatably fixed manner to the shaft (5) to be sealed;
Sealing ring (7),
A counter ring (8) interacting with the sealing ring (7);
A spring (9) for applying a load to the sealing ring (7) in advance with respect to the counter ring (8),
The counter ring (8) is connected to the receptacle (6) in a manner that is rotatably fixed,
The mechanical seal, wherein the sealing ring (7) is connected to the housing (2) by a method of being rotatably fixed .
ラバーベロー(10)をさらに備えることを特徴とするメカニカルシール。 The mechanical seal according to claim 1,
A mechanical seal further comprising a rubber bellows (10).
上記シーリングリング(7)及び/又は上記カウンタリング(8)は、セラミックス製であり、特に炭化ケイ素製又はグラファイト製であることを特徴とするメカニカルシール。In the mechanical seal according to claim 1 or 2,
The mechanical seal characterized in that the sealing ring (7) and / or the counter ring (8) are made of ceramics, in particular made of silicon carbide or graphite.
上記バネ(9)は、波形バネ又は円板バネとして構成されていることを特徴とするメカニカルシール。 The mechanical seal according to any one of claims 1 to 3 ,
The mechanical seal, wherein the spring (9) is configured as a wave spring or a disc spring.
プラスチック製の軸受ケーシング(3)と、
プラスチック製のハウジング(2)を有し、該ハウジング(2)を介して上記ウォーターポンプ(4)の上記軸受ケーシング(3)に固定された密封装置とを備え、
上記軸受ケーシング(3)及び上記ハウジング(2)は、少なくとも略同一の熱膨張係数を有するプラスチックで構成され、
上記密封装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のメカニカルシールであることを特徴とする自動車のウォーターポンプ。 An automobile water pump,
A plastic bearing casing (3);
A plastic housing (2), and a sealing device fixed to the bearing casing (3) of the water pump (4) through the housing (2),
The bearing casing (3) and the housing (2) are made of a plastic having at least approximately the same thermal expansion coefficient ,
5. The automobile water pump according to claim 1, wherein the sealing device is the mechanical seal according to claim 1 .
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