JPH0562770U - リップ型シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密封空間Ａの圧力によるエラストマーリップ
部材１１０の摺動負荷の上昇、及びこれによるシール製
の低下を防止する。 【構成】 ＰＴＦＥリップ部材１２０の先端面１２２
が、密封空間Ａ側へ向けて漸次大径になるテーパ状にカ
ットされてエラストマーリップ部材１１０の内径リップ
部１１３の背面１１４と密接し、前記内径リップ部１１
３の正面が、シャフト４０との摺動縁１１５から密封空
間Ａ側へ向けて漸次大径になるテーパ状の内径側受圧面
１１６と、この内径側受圧面１１６の外径縁から反密封
空間Ｂ側へ後退しつつ漸次大径になるテーパ状の外径側
受圧面１１７からなり、両受圧面１１６，１１７の軸方
向幅Ｗ₁ ，Ｗ₂ を略同一に形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、リップ型シールであって、とくに冷凍機コンプレッサの回転軸周を 密封するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、例えばカークーラーのコンプレッサに使用される軸封装置として、 図６に示すようなリップ型シールがある。このリップ型シールは、ハウジング６ の軸孔に形成された取付部６ａにＯリング７を介して密嵌固定される金属ケース １の内周に、密封空間Ａ側にあって外径の基部が金属リング３で補強されたエラ ストマーリップ部材２と、反密封空間（大気）Ｂ側の耐熱性を有するＰＴＦＥリ ップ部材４と、このＰＴＦＥ製リップ部材４をその反密封空間Ｂ側から支承する 金属製バックアップリング５が、それぞれの外径部を互いに密着した状態で保持 され、各リップ部材２，４の内径部２ａ，４ａがシャフト８の外周面と気密摺接 し、密封空間Ａ内の冷媒および冷凍機油が反密封空間Ｂすなわち大気中へ漏れる のを阻止するものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記リップ型シールにおいて、通常運転時の密封空間Ａの圧力は１kg／cm² 〜 ４kg／cm² 程度であり、いわゆる斜板式を代表とする比較的運転条件の緩いコン プレッサに使用されることが多かった。しかしながら、近年のクーラー用コンプ レッサは、小型化・高速化によって、密封空間Ａ（圧縮室）の温度が高くなる傾 向にあり、また、新たに開発された可変容量式のコンプレッサについては、密封 空間Ａ（圧縮室）の圧力が増大するため、それに伴って密封空間Ａ側のエラスト マーリップ部材２とシャフト８の摺動による発熱量も増大する傾向にある。

【０００４】 ところが、上記従来のリップ型シールは、エラストマーリップ部材２が密封空 間Ａの高圧力を受けると、このエラストマーリップ部材２は、内径側へ大きく屈 曲変形するので、ゴム材製リップ部材２の内径部２ａが図中破線で示すようにひ しゃげてシャフト８との摺動幅が増大し、摩擦熱が異常に上昇する。このためエ ラストマーリップ部材２の材質が劣化し、クラックや異常摩耗による漏れの発生 が散見されていた。

【０００５】 本考案のリップ型シールは、このような点に鑑みてなされたもので、その目的 とするところは、密封空間の圧力によるエラストマーリップ部材の摺動負荷の上 昇、及びこれによるシール性の低下を防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案のリップ型シールは、ＰＴＦＥリップ部材の 先端面が、密封空間側へ向けて漸次小径になるテーパ状にカットされてエラスト マーリップ部材の内径リップ部背面と密接し、エラストマーリップ部材の内径リ ップ部の正面が、シャフトとの摺動縁から密封空間側へ向けて漸次大径になるテ ーパ状の内径側受圧面と、この内径側受圧面の外径縁から反密封空間側へ後退し つつ漸次大径になるテーパ状の外径側受圧面からなり、両受圧面の軸方向幅を略 同一に形成してなる構成としたものである。 またこの場合、前記内径リップ部の正面におけるテーパ状の内径側受圧面のテ ーパ角度よりも、前記内径リップ部の摺動縁背面のテーパ角度を小さくするのが 一層好ましい。

【０００７】

【作用】

上記構成によると、エラストマーリップ部材の内径リップ部の正面が受ける密 封空間の圧力のうち、外径側受圧面が受ける圧力の径方向成分は内径側へ向けて 作用し、内径側受圧面が受ける圧力の径方向成分は外径側へ向けて作用する。こ こで、外径側受圧面の軸方向幅と内径側受圧面の軸方向幅は略同一であることか ら、これらの径方向成分は互いに相殺され、密封空間の圧力は、前記内径リップ 部に対して反密封空間側へ軸方向に変位させる荷重としてのみ作用し、シャフト に対する内径リップ部の緊迫力の増大は僅かなものに抑えられる。

【０００８】 エラストマーリップ部材の内径リップ部が密封空間の圧力を受けて反密封空間 側へ軸方向に押圧されると、この内径リップ部の背面がＰＴＦＥリップ部材のテ ーパ状の先端面に圧接するので、このＰＴＦＥリップ部材には縮径方向の荷重が 作用するが、ＰＴＦＥリップ部材はエラストマーに比較して剛性が高いので、シ ャフトとの摺動負荷の増大は僅かなものに抑えられる。

【０００９】 また、エラストマーリップ部材の内径リップ部の正面におけるテーパ状の内径 側受圧面のテーパ角度よりも、摺動縁背面のテーパ角度を小さくすれば、密封空 間の圧力によるエラストマーリップ部材の内径リップ部の倒れ込みが抑制され、 シャフトに対する接触角度が保持されるので、シャフトとの摺動幅の増大が抑え られる。

【００１０】

【実施例】

図１は、クーラー用コンプレッサの軸封装置として用いられる本考案リップ型 シールの一実施例を示すもので、金属ケース１００の内周に、密封空間Ａ側のエ ラストマーリップ部材１１０と、その背面（反密封空間Ｂ）側のシート状のＰＴ ＦＥリップ部材１２０と、さらにその背面側の金属バックアッププレート１３０ が、金属ケース１００の軸方向一端に形成されたＯリング装着部１０１と、他端 のカシメ部１０２との間に挟着されている。エラストマーリップ部材１１０は、 補強用金属環１１１が埋設された厚肉の外径基部１１２と、この基部１１２の正 面側（密封空間Ａ側）内径から密封空間Ａ側へ傾斜して突出した内径リップ部１ １３からなり、ＰＴＦＥリップ部材１２０は、エラストマーリップ部材１１０の 外径基部１１２背面から内径リップ部１１３の背面１１４にかけてなだらかに屈 曲して延びており、金属バックアッププレート１３０の内径には反密封空間Ｂ側 へ傾斜して延びるエラストマーからなるダストリップ部材１３１が一体に加硫成 形されている。

【００１１】 エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１３の正面は、内径摺動縁１ １５から密封空間Ａ側へ向けて漸次大径になるテーパ状の内径側受圧面１１６と 、この内径側受圧面１１６の外径縁から後退しつつ漸次大径になるテーパ状の外 径側受圧面１１７からなり、両受圧面１１６，１１７の軸方向幅Ｗ₁ ，Ｗ₂ がほ ぼ同一寸法に形成されている。また、ＰＴＦＥリップ部材１２０の、軸方向に屈 曲して延びる内径部１２１の先端面１２２が、密封空間Ａ側へ向けて漸次小径に なるテーパ状にカットされ、エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１ ３の背面１１４と密接している。

【００１２】 このリップ型シールは、金属ケース１００のＯリング装着部１０１に嵌着され たＯリング２０を介して、ハウジング１０の軸孔に段付き形成された取付部１０ ａに密嵌され、スナップリング３０により固定されるとともに、エラストマーリ ップ部材１１０の内径リップ部１１３の内径摺動縁１１５と、ＰＴＦＥリップ部 材１２０の内径部１２１の内周面１２３と、ダストリップ部材１３１の内径摺動 縁１３２が、それぞれシャフト４０の外周面に摺接することによって、シャフト ４０の軸周を密封するものである。

【００１３】 上記実施例によると、エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１３の 正面は、密封空間Ａの圧力を受ける。ここで、図２に示すように、テーパ状の外 径側受圧面１１７が受ける圧力の径方向成分Ｐ₂ は、シャフト４０に対する内径 リップ部１１３の締め代を増大するように内径側へ向けて作用するが、この外径 側受圧面１１７とは逆に傾斜したテーパ状の内径側受圧面１１６が受ける圧力の 径方向成分Ｐ₁ は、内径リップ部１１３の締め代を減少するように外径側へ向け て作用し、両受圧面１１６，１１７の軸方向幅Ｗ₁ ，Ｗ₂ は略同一であることか ら、これらの径方向成分Ｐ₁ ，Ｐ₂ は互いに相殺される。したがって、密封空間 Ａの圧力は、内径リップ部１１３に対して反密封空間Ｂ側へ軸方向に変位させる 荷重としてのみ作用し、シャフト４０に対する内径リップ部１１３の締め代増大 要因としては作用しないので、摺動幅の増大及び発熱量の増大が防止される。

【００１４】 また、エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１３が密封空間Ａの圧 力を受けて反密封空間Ｂ側へ軸方向に押圧されると、この内径リップ部１１３の 背面１１４がＰＴＦＥリップ部材１２０のテーパ状の先端面１２２に圧接するの で、ＰＴＦＥリップ部材１２０の内径部１２１には縮径方向の荷重が作用するが 、ＰＴＦＥリップ部材１２０はエラストマーに比較して剛性が高く、かつ自己潤 滑性が良好であるので、シャフト４０との摺動負荷の増大は僅かなものに抑えら れる。

【００１５】 次に、図３は、本考案の第二の実施例を示すもので、上記第一の実施例におけ るシート状のＰＴＦＥリップ部材１２０に代えて、断面略台形型のＰＴＦＥリッ プ部材１２０’を設けたものである。このＰＴＦＥリップ部材１２０’は、エラ ストマーリップ部材１１０の外径基部１１２の内周であって内径リップ部１１３ の背面側と、金属バックアッププレート１３０の内径部との間に保持され、先端 面１２２’が、密封空間Ａ側へ向けて漸次小径になるテーパ状にカットされ、エ ラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１３の背面１１４と密接する構造 となっている。また、ＰＴＦＥリップ部材１２０’の内周面１２４は密封空間Ａ 側へ向けて漸次小径になるテーパ状に形成され、その内径縁１２５のみがシャフ ト４０の外周面と摺接するようになっている。その他の構成は、先の第一の実施 例とほぼ同様である。

【００１６】 この実施例によると、エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１３が 密封空間Ａの圧力を受けて反密封空間Ｂ側へ軸方向に押圧されても、ＰＴＦＥリ ップ部材１２０’はその背面が金属バックアッププレート１３０の内径部に支持 されていて反密封空間Ｂ側に変位することがなく、また、前記内径リップ部１１ ３の背面１１４がＰＴＦＥリップ部材１２０’のテーパ状の先端面１２２’に圧 接して、シャフト４０の外周面に対するそのＰＴＦＥリップ部材１２０’の内径 縁１２５に縮径方向の荷重が作用しても、シャフト４０に対する前記内径縁１２ ５の摺動幅が小さいので、摺動負荷の増大は僅かであるとともに、シール性も良 好である。

【００１７】 また、図４に示すように、エラストマーリップ部材１１０の内径リップ部１１ ３における摺動縁背面１１４ａのテーパ角度βを、正面の前記内径側受圧面１１ ６のテーパ角度αよりも小さくすることによって、シャフト４０の外周面に対す る面圧のピーク位置Ｐ_MAX が、前記内径リップ部１１３の摺動幅Ｓの中央よりも 密封空間Ａ側へ偏在するような面圧分布となり、前記面圧のピーク位置Ｐ_MAX が 反密封空間Ｂ側へ偏在している場合に比較して良好な密封性を発揮することがで きる。なお、上述のテーパ角度α，βの関係は、先の第一の実施例についても同 様に適用することができる。

【００１８】 図５は、密封空間Ａの圧力を変化させた場合の、シャフト外周面に対するエラ ストマーリップ部材の摺動幅の変化を、本考案の構造のリップ型シールと、従来 構造のリップ型シールで比較した試験結果を示すもので、本考案のリップ型シー ルは、圧力上昇に伴うエラストマーリップ部材の摺動幅の増加が著しく抑えられ ることが確認された。

【００１９】

【考案の効果】

以上、本考案のリップ型シールによると、エラストマーリップ部材の内径リッ プ部の正面に作用する密封空間の圧力によるシャフトに対する内径リップ部の緊 迫力の増大が僅かなものに抑えられるので、高圧条件であっても摺動幅の増大及 びこれに伴う摺動発熱量の増大が抑えられ、異常摩耗や焼き付きといった不具合 の発生を防止してシール耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一の実施例を示す半断面図である。

【図２】同じく作用説明図である。

【図３】本考案の第二の実施例を示す半断面図である。

【図４】同じく作用説明図である。

【図５】密封空間の圧力と、シャフトに対するエラスト
マーリップ部材の摺動幅の関係を示す図である。

【図６】従来構造の一例を示す半断面図である。

【符号の説明】

１０ ハウジング ４０ シャフト １００ 金属ケース １１０ エラストマーリップ部材 １１３ 内径リップ部 １１４ 背面 １１４ａ 摺動縁背面 １１５ 摺動縁 １１６ 内径側受圧面 １１７ 外径側受圧面 １２０，１２０’ ＰＴＦＥリップ部材 １２２，１２２’ 先端面 Ａ 密封空間 Ｂ 反密封空間

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ケースの内周に、シャフトの外周面
   に摺接する内径部が密封空間側へ傾斜して延びるエラス
   トマーリップ部材と、このエラストマーリップ部材の反
   密封空間側のＰＴＦＥリップ部材を一体に保持したリッ
   プ型シールにおいて、ＰＴＦＥリップ部材の先端面が、
   密封空間側へ向けて漸次小径になるテーパ状にカットさ
   れてエラストマーリップ部材の内径リップ部背面と密接
   し、エラストマーリップ部材の内径リップ部の正面が、
   シャフトとの摺動縁から密封空間側へ向けて漸次大径に
   なるテーパ状の内径側受圧面と、この内径側受圧面の外
   径縁から反密封空間側へ後退しつつ漸次大径になるテー
   パ状の外径側受圧面からなり、両受圧面の軸方向幅を略
   同一に形成してなることを特徴とするリップ型シール。
2. 【請求項２】 前記内径リップ部の正面におけるテーパ
   状の内径側受圧面のテーパ角度よりも、前記内径リップ
   部の摺動縁背面のテーパ角度を小さくしたことを特徴と
   する請求項１に記載のリップ型シール。