JPH067223Y2

JPH067223Y2 - 非接触型シール

Info

Publication number: JPH067223Y2
Application number: JP1988108334U
Authority: JP
Inventors: 正信小林
Original assignee: エヌオーケー株式会社
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2003-08-19
Also published as: JPH0230584U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、回転運動用のシール装置に関し、特に非接触
型のシールに関する。

（従来の技術）非接触型シールは、オイルシール等の接触型シールに比
較して、パッキン材の劣化によるシール性の低下がない
こと、回転作動時の摩擦損失が小さいこと、さらに軸表
面状態に左右されないこと等の点で有利であり、種々の
ものが提案されている。

第４図には、従来の非接触型のシールの一例を示してい
る。すなわち、このシール装置は、微小間隙を介して互
いに同心的に組み付けられるシール部材としての固定環
１０１と回転環１０２とから構成されている。固定環１
０１はハウジング１０３内周に、回転環１０２は軸１０
４外周にそれぞれ流体密に嵌着されている。そして、固
定環１０１と回転環１０２の対向面間には、ラビリンス
シール部１０５またはねじシール部が設けられ、軸１０
４回転時の流体のシールが図られている。一方、回転環
１０２の密封流体側端部には固定環１０１側に延びて上
記微小間隙を覆う端面リップ１０６が設けられており、
リップ先端がハウジング端面１０３ａに密封接触して軸
１０４静止時の流体のシールが図られている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記した従来技術の場合には、固定環１
０１と回転環１０２が別々で、軸１０４に装着していな
い状態では離れてしまう。そのため、各部材を別々に管
理する必要があり、管理上あるいは輸送上の不便があっ
た。

また、シールを装着する際に、まず固定環１０１をハウ
ジング１０３に嵌着し、その後に回転環１０２を軸１０
４に嵌着する必要があり、組み付け作業が面倒であっ
た。

さらに、固定環１０１はハウジング１０３に対して、回
転環１０２は軸１０４に対して、それぞれ別々に位置決
めし、間接的に固定環１０１と回転環１０２間の位置決
めをすることになり両部材を正確な位置決めをすること
が困難であった。

また、軸１０４停止時のシールをハウジング端面１０３
ａに摺接する端面リップ１０６により行なっているため
に、相手側のハウジング端面１０３ａの仕上を精密に行
なう必要が生じ加工コストが高くなるという問題も生じ
る。

さらに、軸１０４が偏心したような場合、回転環１０２
と固定環１０１間に隙間が変化してシール特性が低下し
たり、回転環１０２外周が固定環１０１内周に接触して
偏摩耗を生じるおそれもある。

本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、一対のシール部
材をユニット化することにより、取扱いが容易で、しか
も両シール部材間の位置決めをも容易にできる非接触型
シールを提供することにある。

また、他の目的とするところは、回転部材の偏心に追従
して自動調心可能とすることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本考案にあっては、同軸的
に組み付けられて互いに相対回転するハウジングと回転
部材間をシールするものであって、微小間隙を介して互
いに同心的に組み付けられる一対の環状のシール部材か
ら構成され、当該シール部材の内、一方の部材をハウジ
ング内周に、他方の部材を回転部材外周にそれぞれ流体
密に嵌着し、上記両シール部材間の微小間隙にラビリン
スシール部またはねじシール部を設けた非接触型シール
において、前記一対のシール部材の対向面間に互いに凹凸係合する
係合部を設け、一方、上記シール部材の一方に他方のシ
ール部材の密封対象流体側端面に摺接して両シール部材
間の微小間隙をシールする端面リップを設けたことを特
徴とするまた、ハウジング内周に嵌着されるシール部材を中心軸
に対して直交方向の移動を許容するように遊嵌状態と
し、当該シール部材外周にスクィーズパッキンを介装し
てもよい。

（作用）上記構成の非接触型シールにあっては、一対のシール部
材が凹凸係合して一体化され、保管輸送時等に一体に取
り扱われる。また、シールを回転部材に装着する際に
も、両シール部材を一体に装着することができ便利であ
る。

さらに、両シール部材は係合部によって直接位置決めさ
れ、位置決めが容易になされる。

また、端面リップはシール部材の端面に接触しているの
で、ハウジングの加工精度は要求されない。

一方、ハウジングに嵌着されるシール部材外周にスクィ
ーズパッキンを設ければ、軸等の回転部材が偏心した場
合でも偏心に応じてスクィーズパッキンがたわみ、シー
ル部材が自動調心されて良好なシール性能を維持でき
る。

（実施例）以下に、本考案を図示の実施例に従って説明する。本考
案の一実施例に係る非接触型シールを示す第１図および
第２図において、１はシール全体を示しており、概略ハ
ウジング２内周に嵌着固定されるアウターケース３と、
ハウジング２に対して相対回転する軸４外周に嵌着固定
されるロータ部５とから構成されている。

シール部材としてのアウターケース３は、断面矩形状に
成形された環状部材で、その外周面がハウジング２内周
に嵌合しており、その大気側および密封対象流体側の端
面は、軸に対して直交する直交面となっている。このア
ウターケース３は、樹脂、金属あるいはセラミックス等
によって成形される。

ロータ部５も上記アウターケース３と同様の断面矩形状
に形成された環状部材で、軸方向の巾はアウターケース
３の巾とほぼ同一に成形されている。このロータ部５
は、金属環６により補強されたゴム状弾性体によって成
形されている。金属環６は円筒状で内周面が外部に露出
しており、この金属面が軸４表面に直接接触している。

また、ロータ部５内周の密封対象流体側端縁には軸４外
周を緊迫するゴム状弾性体よりなるリップ７が設けら
れ、ロータ部５内周嵌合部のシールを確実にしている。

上記アウターケース３とロータ部５は、微小間隙を介し
て同心的に組み付けられていて、アウターケース３内周
とロータ部５外周とは、互いに対向配置されている。

そして、アウターケース３とロータ部５の対向面間に
は、ラビリンスシール部またはねじシール部が設けられ
るもので、この実施例ではネジシール部８が設けられて
いる。このねじシール部８は、ロータ部５の回転による
流体力学的なねじポンプ作用によって密封対象流体Ｆを
押し戻すものである。

ねじシール部８は、アウターケース３内周面に対向する
ロータ部５外周面にらせん状のねじ溝９を設けることに
よって構成される。すなわち、ねじ溝９と、アウターケ
ース３内周面との間にらせん状の流路が形成される。上
記ロータ部５に設けられるねじ溝９の領域は、ロータ部
５の大気側端縁から、ロータ部５の巾のおよそ三分の二
程度の領域にわたって形成される。

また、アウターケース３とロータ部５との間には、互い
に凹凸係合する係合部１０，１１が設けられている。係
合部１０，１１は、この実施例では上記ねじシール部８
を挟んで、大気側と密封対象流体側の２か所に設けられ
ている。

まず、密封対象流体側の係合部１０について説明する
と、ロータ部５外周のねじシール部８に隣接して半径方
向外方に向かって突出する凸部１０ａが全周に亙って設
けられ、一方、アウターケース３内周には上記凸部１０
ａに対応する位置に凹部１０ｂが設けられている。この
凹部１０ｂの内径は凸部１０ａの外径よりも大径で、軸
方向の巾も凹部１０ｂの方が凸部１０ａよりも大きく、
密封作用時には互いに干渉しないようになっている。し
たがって、軸４とハウジング２間に取付けられた状態
で、凹部１０ｂと凸部１０ａの間には隙間が形成され、
上記ねじシール部８に連通している。また、この隙間は
ラビリンスシールとしての機能も果たし得る。

ここで、本実施例のシール１のアウターケース３とロー
タ部５間の位置決めは、アウターケース３とロータ部５
の大気側端面３ａ，５ｂを位置合せすることによってな
される。

また、アウターケース３内周の凹部１０ｂに隣接する密
封対象流対側の開口端部３ｂの内径は、ねじシール部８
側の内周面よりも大径で開口径が拡げられていて、上記
凸部１０ａの外径よりも若干小径に設定されている。

つぎに、大気側Ａに設けられた係合部１１は、アウタケ
ース３内周に半径方向内方に突出する凸部１１ａが設け
られ、ロータ部５外周に上記凸部１１ａに対応する凹部
１１ｂが設けられている。この場合も上記密封対象流体
側の係合部１０と同様に凸部１１ａよりも凹部１１ｂの
ほうが大きく、組み付け作動に互いに干渉しないように
なっており、凹，凸部１１ｂ，１１ａ間の隙間を通じて
ねじシール部８に連通している。この凹部１１ｂの大気
側の壁面は、軸方向大気側に向かって徐々に拡径する方
向に傾斜するするリップ部１２によって形成されてい
る。

また、ロータ部５外周の密封対象流体側端縁には、半径
方向外方に向かって全周に亙って張り出し、リップ先端
１３ａがアウターケース３の密封対象流体側端面３ｃに
密封接触する端面リップ１３が設けられている。この端
面リップ１３は、軸方向大気側Ａに向かって傘状に傾斜
して延びている。

さらに、アウターケース３外周には、上記ハウジング２
内周と嵌合部をシールし、かつアウターケース３の半径
方向（軸と直交する方向）の移動を許容するためのスク
ィーズパッキンとしてのＯリング１４が二か所に設けた
取付溝１４ａに装着されている。すなわち、アウターケ
ース３の外径はハウジング２内径よりも小さく、その隙
間分だけアウターケース３は半径方向に移動可能になっ
ている。一方、アウターケース３とハウジング２間の隙
間はＯリング１４によってシールされる。そして、Ｏリ
ング１４の半径方向の弾性変形によってアウターケース
３の半径方向に移動を許容するものである。

次に、上記構成の非接触型シール１の作用について説明
する。

上記アウターケース３とロータ部５とは予め別々に成形
され、その後一体に組み付けられる。

このアウターケース３とロータ部５の組み付けは、第３
図に示すように、ロータ部５をアウターケース３の内周
に、その密封対象流体側開口部から挿入することによっ
てなされる。その際、ロータ部５の大気側係合部１１の
リップ部１２がアウターケース３の大気側係合部１１の
凸部１１ａに引っ掛かるが、リップ部１２はゴム弾性に
よってたわみ、凸部１１ａを乗り越えることができる。

また、ロータ部５の密封対象流体側係合部１０に突設さ
れた凸部１０ａがアウターケース３の密封対象流体側開
口端部３ｂに引っ掛かるが、凸部１０ａがそのゴム弾性
によってたわみ、開口端部３ｂを乗り越える。

このようにして組み付けられたアウターケース３とロー
タ部５は、上記大気側Ａおよび密封対象流体側Ｆの係合
部１０，１１において互いに凹凸係合して離れることな
く一体的に組み付けられる。したがって、輸送保管にあ
たって一つのユニットとして扱うことができ便利であ
る。

つぎに、シール１をハウジング２と軸４間へ装着した際
のアウターケース３とロータ部５との位置決めは、アウ
ターケース３とロータ部５の大気側端面３ａ，５ａが同
一平面となるように押し込むことによってなされる。

位置決めされた状態で、上記大気側および密封対象流体
側の係合部１０，１１が互いに干渉しないように保持さ
れる。

つぎに、上記非接触型シールの密封作用について説明す
る。

軸が静止状態の場合には、アウターケース３の密封流体
側端面３ａに密封接触する端面リップ１３によってアウ
ターケース３とロータ部５間の隙間がシールされる。

軸４が回転運動を始めると、回転による遠心力の作用に
よって傘形に形成された端面リップ１３が開き、端面リ
ップ１３がアウターケース３の密封対象流体側端面３ｂ
から離れて、アウターケース３とロータ部５の両部材間
は、完全に非接触状態となる。その結果、両者間に作用
する摩擦抵抗は流体摩擦のみとなり、極めて小さくな
る。

そして、端面リップ１３とアウターケース端面３ｂ間に
開いた隙間からアウターケース３とロータ部５間に侵入
した流体は、ねじシール部８のネジポンプ作用によって
押し戻され、大気側Ａへの流体漏れが防止される。

また、軸４が偏心したような場合、軸４の偏心とともに
ロータ部５が偏心し、偏心量がアウターケース３とロー
タ部５間の隙間寸法（この例ではネジシール部の隙間）
よりも大きくなるとロータ部５とアウターケース３とが
干渉することになる。ところが、アウターケース３外周
にはＯリング１４が装着されているので、ロータ部５の
動きに応じてＯリング１４が弾性変形してアウターケー
ス３が自動調心される。

したがって、ねじシール部８の適正な隙間が維持され、
良好なシール性能を維持することができる。また、両部
材３，５間の摩擦抵抗の増大は低減され、偏摩耗等も防
止され、長期に亙って良好なシール性能を維持すること
ができる。

（考案の効果）本考案は、以上の構成および作用を有するもので、一対
のシール部材を凹凸係合して一体化したので、保管輸送
時或はシール部への装着時等に一体的に取り扱うことが
でき便利になる。

また、両シール部材を係合部によって直接位置決めする
ことも可能となり、位置決め作業が容易にできる。

さらに、端面リップはシール部材の端面に接触している
ので、従来のようにハウジングの加工精度は要求されな
い。

一方、ハウジングに嵌着されるシール部材外周にスクィ
ーズパッキンを設ければ、軸等が偏心した場合でも、偏
心に応じてスクィーズパッキンがたわんでシール部材が
自動調心されるので、良好なシール性能を維持すること
ができるとともに、偏摩耗等も防止されて長寿命化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る非接触型シールの要部
縦断面図、第２図は第１図のシールの一部を破断して示
す正面図、第３図は第１図のシールの組付け作業時の要
部縦断面図、第４図は従来の非接触型シールの要部縦断
面図である。符号の説明１……非接触型シール、２……ハウジング３……アウターケース、４……軸（回転部材）５……ロータ部、８……ネジシール部９……ねじ溝、１０，１１……係合部１３……端面リップ、１４……ＯリングＡ……大気側、Ｆ……密封対象流体側

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】同軸的に組み付けられて互いに相対回転す
るハウジングと回転部材間をシールするものであって、
微小間隙を介して互いに同心的に組み付けられる一対の
環状のシール部材から構成され、当該シール部材の内、
一方の部材をハウジング内周に、他方の部材を回転部材
外周にそれぞれ流体密に嵌着し、上記両シール部材間の
微小間隙にラビリンスシール部またはねじシール部を設
けた非接触型シールにおいて、前記一対のシール部材の対向面間に互いに凹凸係合する
係合部を設け、一方、上記シール部材の一方に他方のシ
ール部材の密封対象流体側端面に摺接して両シール部材
間の微小間隙をシールする端面リップを設けたことを特
徴とする非接触型シール。
【請求項２】ハウジング内周に嵌着されるシール部材を
中心軸に対して直交方向の移動を許容するように遊嵌状
態とし、当該シール部材外周にスクィーズパッキンを介
装してなる請求項１記載の非接触型シール。