JPH0627879Y2 - 回転軸用パッキン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は回転軸用パッキンに関し、さらに詳しくは、内
周面側が回転軸と摺接するフッ素樹脂製滑りリングと、
この滑りリングの外周面に装着されるゴム製バックリン
グとからなる回転軸用パッキンに関する。

考案の技術的背景 ケーシングと回転軸または往復軸との間をシールし、流
体の漏れを防止するには、一般に、回転軸用パッキンが
用いられている。

従来このような回転軸用パッキンとしては、第４図
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、内周面側が
回転軸１と摺接するフッ素樹脂製滑りリング２と、この
滑りリング２の外周面側に装着されたゴム製バックリン
グ３とからなるパッキンが広く使用されている。そして
フッ素樹脂製滑りリング２としては、第４図（ａ）およ
び（ｃ）に示すような断面四角形状のもの、あるいは第
４図（ｂ）に示すような外周面両端にフランジ４ａ，４
ｂが形成されたものが用いられており、またゴム製バッ
クリングとしては、断面円形状あるいは断面四角形状の
ものが用いられている。

ところで上記のような回転軸用パッキンでは、滑りリン
グ２が回転軸１と摺接しこの滑りリング２に必要な接触
面圧をゴム製バックリング３が付与しているが、この滑
りリング２がフッ素樹脂製であるため摩擦抵抗が小さく
かつ耐摩耗性も良好でしかも広い温度範囲にわって使用
可能であるという優れた特性を有している。

ところが上記のような回転軸パッキンは、回転軸の周速
が小さい間は安定した軸封機能を示しうるが、回転軸の
周速が大きくなると滑りリング２が少しずつ回転し始め
るという重大な問題点があった。もし滑りリング２が回
転し始めると、滑りリング２とゴム製バックリング３と
の間で摺動が行なわれるようになり、その結果ゴム製バ
ックリング３が摩耗してしまい、パッキンとしてのシー
ル性が著しく低下してパッキンとして使用できなくなっ
てしまう。

このような滑りリング２とゴム製バックリング３との間
に生ずる摺動に伴なう問題点を解決するため、実公昭５
４−３８，４３３号公報には、内周面側が回転軸に摺接
する滑りリングと、この滑りリングの外周面側に装着さ
れ滑りリングに弾性変形を付与するバックリングとから
なり、滑りリングはバックリングの反発弾性に応動しう
る厚さを有すると同時に、この外周面のうちバックリン
グと接する面に滑りリングとバックリングとの間の回転
周方向の相対的摺動を防止しうるような複数の突起また
は複数の凹溝を設けたことを特徴とする回転軸用パッキ
ンが教示されている。

ところが実公昭５４−３８，４３３号公報に教示された
回転軸用パッキンでは、滑りリング２とゴム製バックリ
ング３との間の摺接を、滑りリング２の外周面に複数の
突起または複数の凹溝を設けることによって防止してい
るため、突起部または溝部の加工に手間がかかると共に
製造コストも上昇するという問題点があった。

また、この公報に開示されたパッキンでは、ゴム製バッ
クリング３の形状が断面矩形状であり、パッキン全体と
してのつぶし代（変形量）を大きく取ることができず、
パッキン装着時の初期接触面圧の変動が生じることか
ら、摩擦抵抗が変化し易く、ひいてはシール性能が不安
定になるという問題点も有している。さらに、この公報
に開示してあるパッキンでは、回転軸との間に流体膜が
生じ難く、回転軸との間の摩擦抵抗が大きくなり易く、
この点でもシール性能が不安定になる虞もある。さらに
また、滑りリング２の端面とバックリング３の端面とが
同一平面に構成されておらず、パッキンに流体圧が作用
した場合に、バックリングのはみ出しが生じる虞があ
り、このためにシール性が低下する虞もある。

考案の目的 本考案は、上記のような従来技術に伴なう問題点を一挙
に解決しようとするものであり、回転軸の回転数が大き
くなっても滑りリングが回転し始めることがなく、した
がって滑りリングとゴム製バックリングとの間に摺動が
行なわれることがなく、また、つぶし代を大きく取るこ
とが可能で、しかも回転軸との間に流体膜を形成し易
く、さらにバックリングのはみ出しもなく、安定したシ
ール性能を得ることができる回転軸用パッキンを提供す
ることを目的としている。また本考案は、パッキン装着
時における回転軸との初期接触面圧にばらつきが生じ難
く、しかも組立が容易で、その上加工精度の向上を容易
に図ることができる回転軸用パッキンを提供することを
目的としている。

考案の概要 本考案に係る回転軸用パッキンは、内周面側が回転軸と
摺接するフッ素樹脂製滑りリングと、この滑りリングの
外周面側に装着されるゴム製バックリングとからなる回
転軸用パッキンにおいて、 前記滑りリングの外周面両端にはフランジ部が形成して
あり、この滑りリングの外周面における両フランジ間に
は凹部が形成してあり、 前記バックリングの内周面には、前記滑りリングに形成
してある凹部に嵌合する凸部が形成してあると共に、バ
ックリングの外周面には、周方向に連続する少なくとも
一条の断面円弧形状の膨出部が形成してあり、 前記滑りリングの外周面と前記バックリングの内周面と
が、前記凸部と凹部とが嵌合するように、しかも両リン
グの両端面が略同一平面になるように、密着されて一体
化してなることを特徴としている。

本考案に係るパッキンでは、外周面両端にフランジ部を
有する滑りリングと、この滑りリングの外周面とほぼ全
面にわたって密着しうる内周面構造を有するゴム製バッ
クリングとを接着して一体化しているので、滑りリング
が回転軸の回転に伴なって回転し始めることがなく、滑
りリングとバックリングとの間に摺動が生ずることがな
い。

また、バックリングの外周面には、少なくとも一条の断
面円弧状の膨出部が形成してあることから、パッキン全
体としてのつぶし代を大きく取ることが可能になり、パ
ッキン装着時における初期接触面圧の変動を少なくする
ことが可能になり、安定したシールが可能になる。

また、このような膨出部が形成されることで、回転軸に
対するパッキンの軸方向面圧分布が、パッキン両端部で
滑らかになり、パッキンと回転軸との間に流体が浸入し
易くなり、この間に流体膜が形成され易くなる。しがっ
て、パッキンのつぶし代を大きくしたにも拘らず、パッ
キンと回転軸との間の摩擦抵抗が小さくなり、この点で
も長期に亙り安定したシール性能が得られる。

さらに、滑りリングとバックリングとの両端面が略同一
平面になっているので、流体圧によってバックリングが
滑りリングからはみ出してシール性を低下させることも
ない。さらにまた、単純な構成であるため、組み立てが
容易であり、製造コストが低く、しかも装着も容易であ
る。

考案の具体的説明 以下本考案を、図面に示す実施例に基いて説明する。

本考案に係る回転軸用パッキンは、第１，２図に示すよ
うに、内周面側が回転軸１と摺接するフッ素樹脂製滑り
リング２と、この滑りリング２の外周面側に装着される
ゴム製バックリング３とからなっている。

この滑りリング２の外周面両端にはフランジ部４ａ，４
ｂが形成されている。また、これら両フランジ４ａ，４
ｂ間には、凹部１０が形成してある。一方ゴム製バック
リング３の内周面側には、前記凹部１０に嵌合する凸部
１１が形成され、滑りリング２のフランジ部を含めた外
周面とほぼ全面にわたって密着しうる形状に形成されて
いる。そして滑りリング２の外周面とバックリング３の
内周面とは、接着されて一体化されている。滑りリング
２の外周面とバックリング３の内周面とはほぼ全面にわ
って密着されて、滑りリング２の両端面１３，１３とバ
ックリング３の両端面１２，１２とはほぼ同一平面上に
ある。滑りリング２の両端面１２，１２とバックリング
３の両端面１３，１３とを略同一平面とすることによっ
て、流体圧が作用してパッキン溝側壁に押しつけられる
際にも、バックリング３が滑りリング２からはみ出すこ
とがなく、パッキンのシール性が向上する。

バックリング３の外周面には、第１，２図に示すよう
に、少なくとも一条の断面円弧状の膨出部７，７ａ，７
ｂが形成してある。第１図に示す実施例では、バックリ
ング３の外周面全体が断面円弧状の膨出部７となってい
る。また、第２図に示す実施例では、軸方向に２列に二
条の膨出部７ａ，７ｂが形成してある。このように断面
円弧状の膨出部を形成することで、パッキン全体のつぶ
し代（パッキンをパッキン溝６と回転軸１との間に装着
した場合におけるパッキンの径方向変形量）を大きくす
ることが可能になる。したがって、パッキン装着時にお
ける初期接触面圧の変動を少なくすることが可能にな
り、安定したシールが可能になる。また、第７，８図に
示すように、回転軸１に対するパッキンの軸方向面圧分
布が、パッキン両端部で滑らかになり、パッキンと回転
軸との間に流体が浸入し易くなり、この間に流体膜が形
成され易くなる。したがって、パッキンのつぶし代を大
きくしたにも拘らず、パッキンと回転軸との間の摩擦抵
抗が小さくなり、この点でも長期に亙り安定したシール
性能が得られる。

特に第２図に示すような２条の膨出部７ａ，７ｂが形成
してある形状のバックリングを有するパッキンは、回転
軸が回転運動に加えて往復運動をもする場合に用いられ
ると好ましい。なぜなら、回転軸が往復運動をもする場
合には往復運動に伴なってパッキンの端部が浮上するこ
とがあるが、上記のような２条の膨出部７ａ，７ｂを有
するパッキンでは、この膨出部によってパッキンの両端
に加わる面圧が上昇するため、パッキン端部の浮き上が
りが防止されるからである。

なお、第３図に示すように、バックリング３の外周面に
膨出部を形成しないパッキンも考えられるが、このよう
に膨出部を形成しないと、パッキンのつぶし代を大きく
取ることができなくなり、パッキン装着時における初期
接触面圧の変動が大きくなり、安定したシール性能が得
られない虞がある。また、第３図に示すようなパッキン
では、第９図に示すように、回転軸に対するパッキンの
軸方向面圧分布が、パッキン両端部で急傾斜になり、パ
ッキンと回転軸との間に流体が浸入し難くなり、この間
に流体膜が形成され難くなる。

第１，２図に示すパッキンにおいて、フッ素樹脂製滑り
リング２の外周面とゴム製バックリング３の内周面とを
一体化するように接着するには、滑りリング２のフッ素
樹脂外周面を、たとえば液体アンモニアに金属ナトリウ
ムを溶かした溶液で処理したり、あるいはプラズマスパ
ッタリング処理するなどしてゴムとの接着性を高めた
後、滑りリング２とゴム製バックリング３とを金型など
に入れて加熱圧着して加硫接着すればよい。あるいは、
上記のようにして滑りリング２のフッ素樹脂外周面を処
理してゴムとの接着性を高めた後、滑りリング２とゴム
製バックリング３とを常温接着してもよい。

なお滑りリング２を形成するフッ素樹脂としては、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロ
エチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共
重合体であるＰＥＡ、テトラフルオロエチレンとヘキサ
フルオロプロピレンとの共重合体であるＦＥＰ、あるい
はテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレン
とパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体で
あるＥＰＥなどが用いられる。このうちポリテトラフロ
オロエチレンが特に好ましい。

また上記フッ素樹脂特にポリテトラフルオロエチレン
に、たとえばガラス、カーボン、グラファイト、ブロン
ズ、二硫化モリブデン、炭素繊維などの充填剤を配合す
ることもできる。

一方バックリング３を形成するゴムとしては、ニトリル
ゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴム、シリ
コーンゴム、フッ素ゴムなどが用いられる。

上記のような形状を有する本考案に係る回転軸用パッキ
ンは、ハウジング５に形成されたパッキン溝６に装着さ
れる。ゴム製バックリング３の外周面に形成された膨出
部７，７ａ，７ｂはパッキン溝６に接している。

本考案に係る回転軸用パッキンでは、滑りリング２が回
転軸１に摺接し、この滑りリング２と回転軸１との接触
面圧は、ゴム製バックリング３の外周面側がパッキン溝
６に接触して得られる弾性力によって付与される。

次に、本考案に係るパッキンの作用効果を実験的に確か
めた実験例を示す。

まず、第１図に示す形状の本考案に係るパッキンを準備
する一方、比較例（従来例）として第４図（ｂ）に示す
形状のパッキンを準備し、両者を回転軸に装着して回転
軸に負荷される回転トルク(kgf・cm)が運転時間と共に、
どのように変化するかを調べた。本考案に係るパッキン
の回転トルク変化図を第５図に、そして比較例に係るパ
ッキンの回転トルク変化図を第６図に示す。

これらの第５図および第６図から、回転軸に負荷される
回転トルクは、本考案に係るパッキンでは安定している
のに対し、従来例に係るパッキンでは特に運転初期に大
きく変化していることがわかる。

また、上記のような本考案に係るパッキンと従来例とし
てのパッキンとを回転軸の上部グランドおよび下部グラ
ンドの二ケ所に装着して、それぞれ使用後に、どの程度
摩耗したかを調べた。その結果を本考案に係るパッキン
について表１に、そして従来例としてのパッキンについ
て表２に示す。

この際の試験条件は次のとおりであった。

回転軸 ：ＳＵＳ３０４上に硬質クロムメッキを施
こしたもの。

回転軸周速 ：０．５ｍ／sec 圧力 ：５kg／cm²Ｇ 流体 ：空気 運転時間 ：１００時間連続 滑りリング ：充填剤入りＰＴＦＥ バックリング：Ｈ０１６０（エチレン−プロピレンゴ
ム） これら表１および表２から、本考案に係るパッキンで
は、長時間使用してもあまり摩耗していないのに対し、
従来例に係るパッキンではかなり摩耗していることがわ
かる。

次に本考案に係るパッキンを回転軸に用いた場合の効果
について説明する。

本考案に係るパッキンでは、滑りリング２とバックリン
グ３とがほぼ全面にわたって装着されているので、両者
の接触部を大きくとることができ、このため回転軸１の
回転数が大きくなっても滑りリング２は回転軸１ととも
に回転し始めることがない。したがって滑りリング２と
バックリング３との間に摺接が生ずることがなく、良好
なシール性を長期間にわたって提供できる。

また、第７，８図に示すように、回転軸１に対するパッ
キンの軸方向面圧分布が、パッキン両端部で滑らかにな
り、パッキンと回転軸との間に流体が浸入し易くなり、
この間に流体膜が形成され易くなる。したがって、パッ
キンのつぶし代を大きくしたにも拘らず、パッキンと回
転軸との間の摩擦抵抗が小さくなり、長期に亙り安定し
たシール性能が得られる。

さらに滑りリング２とバックリング３とを金型に入れて
加熱圧着して接着する場合には、滑りリング２の回転軸
１との接触面すなわち滑り面もまた金型に強く押しつけ
られるため、滑り面の表面あらさが金型の表面あらさと
同程度に小さくなり、得られるパッキンの初期シール性
が向上する。

さらにまた、滑りリング２とバックリング３とが接着に
より一体化されているので、パッキンをパッキン溝６に
装着しやすくなる。

考案の効果 本考案に係るパッキンでは、外周面両端にフランジ部を
有する滑りリングと、この滑りリングの外周面とほぼ全
面にわたって密着しうる内周面構造を有するゴム製バッ
クリングとを接着して一体化しているので、滑りリング
が回転軸の回転に伴なって回転し始めることがなく、滑
りリングとバックリングとの間に摺動が生ずることがな
い。

また、バックリングの外周面には、少なくとも一条の断
面円弧状の膨出部が形成してあることから、パッキン全
体としてのつぶし代を大きく取ることが可能になり、パ
ッキン装着時における初期接触面圧の変動を少なくする
ことが可能になり、安定したシールが可能になる。

また、このような膨出部が形成されることで、回転軸に
対するパッキンの軸方向面圧分布が、パッキン両端部で
滑らかになり、パッキンと回転軸との間に流体が浸入し
易くなり、この間に流体膜が形成され易くなる。したが
って、パッキンのつぶし代を大きくしたにも拘らず、パ
ッキンと回転軸との間の摩擦抵抗が小さくなり、この点
でも長期に亙り安定したシール性能が得られる。

さらに、滑りリングとバックリングとの両端面が略同一
平面になっているので、流体圧によってバックリングが
滑りリングからはみ出してシール性を低下させることも
ない。さらにまた、単純な構成であるため、組み立てが
容易であり、製造コストが低く、しかも装着も容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本考案に係るパッキンの断
面図、第３図は本考案に関連する比較例としてのパッキ
ンの断面図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来公知のパ
ッキンの断面図、第５図は本考案に係るパッキンを回転
軸に装着した場合の回転トルクの経時変化示す図、第６
図は従来例に係るパッキンを回転軸に装着した場合の回
転トルクの経時変化を示す図、第７，８，９図はそれぞ
れ第１，２，３図に示すパッキンの作用を示す概略断面
図である。 ２……滑りリング、３……バックリング、 ４ａ，４ｂ……フランジ部、 ７，７ａ，７ｂ……膨出部、１０……凹部、 １１……凸部、１２……端面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面側が回転軸と摺接するフッ素樹脂製
   滑りリングと、この滑りリングの外周面側に装着される
   ゴム製バックリングとからなる回転軸用パッキンにおい
   て、 前記滑りリングの外周面両端にはフランジ部が形成して
   あり、この滑りリングの外周面における両フランジ間に
   は凹部が形成してあり、 前記バックリングの内周面には、前記滑りリングに形成
   してある凹部に嵌合する凸部が形成してあると共に、バ
   ックリングの外周面には、周方向に連続する少なくとも
   一条の断面円弧形状の膨出部が形成してあり、 前記滑りリングの外周面と前記バックリングの内周面と
   が、前記凸部と凹部とが嵌合するように、しかも両リン
   グの両端面が略同一平面になるように、密着されて一体
   化してなることを特徴とする回転軸用パッキン。