JPS6233439B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6233439B2
JPS6233439B2 JP54042429A JP4242979A JPS6233439B2 JP S6233439 B2 JPS6233439 B2 JP S6233439B2 JP 54042429 A JP54042429 A JP 54042429A JP 4242979 A JP4242979 A JP 4242979A JP S6233439 B2 JPS6233439 B2 JP S6233439B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bellows
sealing
sealing device
sealing ring
ribs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54042429A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54152203A (en
Inventor
Kei Patoraa Goodon
Tei Jefuaason Robaato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Inc
Original Assignee
Cummins Engine Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cummins Engine Co Inc filed Critical Cummins Engine Co Inc
Publication of JPS54152203A publication Critical patent/JPS54152203A/en
Publication of JPS6233439B2 publication Critical patent/JPS6233439B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 在来の液冷内燃機関は冷却剤を機関に循環させ
るポンプを含む冷却剤システムを持つ。一般的な
種類の冷却剤用ポンプは冷却剤中にインペラー
を、また冷却剤の外にベルト駆動部を備えてい
る。更に、このポンプは、定置機体と回転するポ
ンプ・シヤフト間に軸封装置を備え、冷却剤装置
から冷却剤が漏れない様になつている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Conventional liquid-cooled internal combustion engines have a coolant system that includes a pump that circulates coolant through the engine. A common type of coolant pump has an impeller in the coolant and a belt drive outside the coolant. Additionally, the pump includes a shaft seal between the stationary body and the rotating pump shaft to prevent leakage of coolant from the coolant system.

大型トラツク・エンジンに設置するこの様なポ
ンプに対する必要条件は少なくとも483000Km
(300000マイル)を故障せずに運転できることで
ある。この種の軸封装置の従来技術の具体例とし
ては、英国特許第1307082号、英国特許第1364144
号、英国特許第1473051号、米国特許第3515393号
があり、軸封装置の構造が開示されている。この
種の軸封装置の問題点の1つは回転封止面の貼り
付き―滑りの交替の作動に関連する。英国特許第
1473051号ではこの問題を「捕捉」と呼んでい
る。2つの封止面は互いに貼り付き、あるいは捕
捉を起こす傾向がある。両封止面が捕捉され貼り
付くと、ベローズ部材は引裂かれようとする。他
の問題として使用される材料および使用中に遭遇
する応力に関係する。冷却剤液は高温であり、化
学薬品を含み、これらは材料の早期老化を起こさ
せる。これらの問題は本発明により材料の選択と
各構成部材の形状および寸法の改善により克服さ
れる。本発明の構成上の特徴は特許請求の範囲第
1項に記載されている。本発明は単一部材の改良
ではなくて、改良された軸封装置を生み出すよう
協働作用する多くの関連部材の組合わせにある。
The requirements for such pumps installed on heavy truck engines are at least 483,000 km.
(300,000 miles) without breaking down. Specific examples of conventional technology for this type of shaft sealing device include British Patent No. 1307082 and British Patent No. 1364144.
No. 1, British Patent No. 1,473,051, and US Pat. No. 3,515,393 disclose the structure of a shaft sealing device. One of the problems with shaft seals of this type relates to the alternating stick-slip operation of the rotating sealing surfaces. UK patent no.
Issue 1473051 refers to this problem as "capture." The two sealing surfaces tend to stick together or become trapped. Once both sealing surfaces are captured and stuck, the bellows member tends to tear. Other issues relate to the materials used and the stresses encountered during use. Coolant fluids are hot and contain chemicals that cause premature aging of the material. These problems are overcome by the present invention through improvements in the selection of materials and the shape and dimensions of each component. The structural features of the invention are described in claim 1. The invention is not a single component improvement, but rather a combination of many related components that work together to create an improved shaft seal.

本発明の一般的目的は、従来の技術の上記欠点
を殆ど除去した改良軸封装置を提供することにあ
る。軸封面構成部材は回転トルクに基づくそれら
の分離が起こらないよう相互連繋されている。こ
れらの軸封面構成部材の材料は軸封環境において
比較的長い寿命を持ち可撓性部材のベローズはト
ルクに対抗する強化した形状を与えられており、
軸封面構成部材はトルクの大きさを減ずるような
材料でつくられている。
It is a general object of the present invention to provide an improved shaft sealing device which eliminates most of the above-mentioned drawbacks of the prior art. The shaft seal components are interconnected to prevent their separation due to rotational torque. The materials of these sealing surface components have a relatively long life in the sealing environment, and the flexible bellows is given a reinforced shape to resist torque.
The shaft sealing surface component is made of a material that reduces the magnitude of torque.

本発明のその他の目的および効果は、添付図面
に示す本発明実施例について次の詳細説明で明白
になるであろう。
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of embodiments of the invention as illustrated in the accompanying drawings.

図1に示す水ポンプは鋳造構成の機体すなわち
定置機体10を具備し、且つ機体を貫通し、機体
10を内燃機関のブロツクに固着させるのに使用
する複数個の孔(図示せず)を備えている。
The water pump shown in FIG. 1 has a cast or stationary body 10 and a plurality of holes (not shown) extending through the body and used to secure the body 10 to the block of an internal combustion engine. ing.

更に、機体10は、水ポンプ・シヤフト12を
受け入れる比較的大きい軸方向に延びる開口11
を備えている。シヤフト12は2個の軸方向に間
隔をとつたボール・ベアリング13,14により
回転自在に支承され開口11に装着される。1個
のスペーサー16を、2個のベアリング13およ
び14の外レース間に設けている。油通路17
が、スペーサー16を貫通して形成され、潤滑油
受け通路18が機体10中に形成され、これによ
りベアリング13および14は通路17および1
8を介して潤滑油を受けることができる。ベアリ
ング14の右側は、機体10上に形成した肩段1
9に隣接し、ベアリング保持リング21は、開口
11の内周縁に形成した溝の中に取付けられて、
ベアリング13の左側端に当接する。この様にし
て2個のベアリング13および14は機体10の
開口11の所定位置に固着する。シヤフト12上
に形成した肩段22並びにシヤフト12上に形成
した溝の中に取付けたスナツプ・リング23によ
り、シヤフト12はベアリング14の内レースに
取り付けられる。
Additionally, the fuselage 10 includes a relatively large axially extending opening 11 for receiving a water pump shaft 12.
It is equipped with Shaft 12 is rotatably supported by two axially spaced ball bearings 13, 14 and is mounted in opening 11. A spacer 16 is provided between the outer races of the two bearings 13 and 14. Oil passage 17
are formed through the spacer 16 and a lubricating oil receiving passage 18 is formed in the fuselage 10 so that the bearings 13 and 14 are connected to the passages 17 and 1.
8 can receive lubricating oil. The right side of the bearing 14 is the shoulder step 1 formed on the fuselage 10.
9, a bearing retaining ring 21 is installed in a groove formed in the inner peripheral edge of the opening 11,
It comes into contact with the left end of the bearing 13. In this way, the two bearings 13 and 14 are fixed in place in the opening 11 of the fuselage 10. Shaft 12 is attached to the inner race of bearing 14 by a shoulder 22 formed on shaft 12 and a snap ring 23 mounted in a groove formed on shaft 12.

肩段22はベアリング14の内レースの右側に
当接し、スナツプ・リング23はこの内レースの
左側に当接し、これによつて、シヤフト12がベ
アリング14に対して軸方向に移動しない様にし
ている。リツプ・オイル・シール26を、シヤフ
ト12の肩段22の右に向かつて、肩段19から
延びる環状凹所15の中に収容して、潤滑油が軸
受面から右方向に漏れない様にしている。
The shoulder 22 abuts the right side of the inner race of the bearing 14 and the snap ring 23 abuts the left side of the inner race, thereby preventing shaft 12 from moving axially relative to the bearing 14. There is. A lip oil seal 26 is housed in an annular recess 15 extending from the shoulder 19 toward the right of the shoulder 22 of the shaft 12 to prevent lubricating oil from leaking to the right from the bearing surface. There is.

シヤフト12の左側端には小径部分27が形成
され、水ポンプ・プーリー28がプレス嵌合のし
まりばめにより、小径部分27に固着される。プ
ーリー28の外周縁には、その中に形成した2個
の環状溝29を備え、エンジンが回転している
時、プーリー28およびシヤフト12を駆動する
Vベルト(図示せず)を受容する。シヤフト12
の代わりに、ある種のエンジンについては歯車駆
動にしてもよい。シヤフト12の右側端には、プ
レスしまりばめにより固着したポンプインペラー
32を持つ小径部分31を備えている。インペラ
ー32は角度をつけて間隔を置き放射状に伸張す
る複数個のベーン33を具備し、シヤフト12お
よびインペラー32が回転する時、これらのベー
ンにより、冷却剤液をエンジンの冷却剤システム
を介して吸みあげる。ポンプの機体10は、その
中に形成した冷却剤入口通路34を備え、これは
ポンプに入る冷却剤を受ける様に連絡している。
冷却剤は通路34から流れて、インペラー32の
回転により、ベーン33の間の通路から放射状に
外方向に吸みあげられる。開口11の左側端に
は、別のリツプ・シール36を備え、これは開口
11の内周縁とリツプ・シール36に隣接するプ
ーリー・ハブの外周縁に固着する摩耗スリーブ3
7の間に位置する。通路34から、ベーン33の
間を流れる冷却剤がベアリング13,14の領域
に入らない様に回転軸封装置41(図1,2)が
ポンプ機体10とシヤフト12の間に設けられて
いる。回転軸封装置41は、開口44にプレスば
めすることによりポンプ機体10に固着する軸方
向に延びる外側部分43を持ち固定部材の役目を
する概して円筒形のカートリツジ部材42を持
つ。この接続部を密封するため、開口44に密封
剤を適用することが好ましい。外周部分43の右
側端に形成した放射状に外方に延びるフランジ部
45は、回転軸封装置カートリツジ42を圧入し
て機体10と密閉嵌合する時、ストツパーの役を
する。カートリツジ部材42は左側に内側フエル
ール部材48の放射状部47に係合する放射状に
延びる部分46を持つ。フエルール部材48はシ
ヤフト12に係合せずシヤフト12の周辺に延び
る様な大きさにした軸方向に延びる管状の中央部
49を具備する。回転軸封装置41は更に断面を
U字状に形成した環状のカツプ部材51を具備す
る。U状の1個の腕はプレスばめ等により、シヤ
フト12に固着する様な大きさにした管状部52
を構成している。図2に示す様に環状の回転封止
環部材53をU状の両腕間に配設する。この回転
封止環53の断面は矩形である。環状のゴム・ブ
ーツ54を回転封止環53とカツプ部材51との
間に装着し、弾性ブーツ54はニトリル・フエノ
ール接着剤56等による適当な方法によりカツプ
部材51に固着している。回転封止環53は接着
剤55によりブーツ54に固着される。別の方法
としてブーツ54をカツプ部材51の内側表面に
加硫したゴム被覆で代用する方法がある。この場
合、回転封止環53は接着剤により加硫ゴムに固
着する。適当な接着剤の例としては3Mカンパニ
ーが販売する製品番号2126又は製品番号826があ
る。ブーツ54の縁部57を53の外周縁とカツ
プ51の外先端腕との間で圧力をかけて保持す
る。接着剤と密閉剤の双方を構成するエポキシ接
着剤の例としてはHughsonケミカル・カンパニー
が販売する製品217がある。耐液封止材を回転封
止環53とカツプ部材51との間で適用し、この
部分はしつかりと固着しあつている。カツプ部材
51はシヤフト12に固着するので、回転封止環
53はエンジンとポンプの運転中、当然シヤフト
12と共に回転する。更に、回転軸封止装置41
は回転封止環53に接触する封止面62を持つ静
止封止環部材61を持つ。回転封止環53はシヤ
フト12と共に回転するが静止封止環61は回転
せず、流体フイルムが静止封止環61と回転封止
環53の接触表面63の間に形成される。静止封
止環61と回転封止環53の構成並びに寸法は、
下記に更に詳しく説明する。
A reduced diameter portion 27 is formed at the left end of the shaft 12, and a water pump pulley 28 is secured to the reduced diameter portion 27 by a press fit interference fit. The outer peripheral edge of pulley 28 has two annular grooves 29 formed therein to receive a V-belt (not shown) that drives pulley 28 and shaft 12 when the engine is rotating. Shaft 12
Alternatively, some engines may be gear driven. The right end of the shaft 12 is provided with a small diameter portion 31 having a pump impeller 32 fixed thereto by a press interference fit. Impeller 32 includes a plurality of radially extending angularly spaced vanes 33 that direct coolant fluid through the engine's coolant system as shaft 12 and impeller 32 rotate. I'll suck it up. The pump body 10 has a coolant inlet passageway 34 formed therein, which communicates to receive coolant entering the pump.
Coolant flows from the passages 34 and is drawn radially outwardly from the passages between the vanes 33 by the rotation of the impeller 32. The left end of the opening 11 has another lip seal 36, which is fitted with a wear sleeve 3 which is secured to the inner periphery of the opening 11 and to the outer periphery of the pulley hub adjacent to the lip seal 36.
Located between 7. A rotating shaft seal 41 (FIGS. 1 and 2) is provided between the pump body 10 and the shaft 12 so that the coolant flowing between the vanes 33 from the passage 34 does not enter the area of the bearings 13, 14. The rotary shaft seal 41 has a generally cylindrical cartridge member 42 which serves as a securing member and has an axially extending outer portion 43 which is secured to the pump body 10 by a press fit into the opening 44 . A sealant is preferably applied to opening 44 to seal this connection. A radially outwardly extending flange portion 45 formed at the right end of the outer circumferential portion 43 serves as a stopper when the rotary shaft sealing device cartridge 42 is press-fitted and sealed into the fuselage body 10. Cartridge member 42 has a radially extending portion 46 on the left side that engages a radial portion 47 of inner ferrule member 48 . The ferrule member 48 includes an axially extending tubular central portion 49 sized to extend around the periphery of the shaft 12 without engaging it. The rotary shaft sealing device 41 further includes an annular cup member 51 having a U-shaped cross section. One U-shaped arm has a tubular portion 52 sized to be fixed to the shaft 12 by press fit or the like.
It consists of As shown in FIG. 2, an annular rotary sealing ring member 53 is disposed between both U-shaped arms. The cross section of this rotary sealing ring 53 is rectangular. An annular rubber boot 54 is mounted between rotary sealing ring 53 and cup member 51, and elastic boot 54 is secured to cup member 51 by any suitable method such as by nitrile-phenol adhesive 56. The rotary sealing ring 53 is fixed to the boot 54 with an adhesive 55. Another method is to replace the boot 54 with a vulcanized rubber coating on the inner surface of the cup member 51. In this case, the rotary sealing ring 53 is fixed to the vulcanized rubber with an adhesive. Examples of suitable adhesives include Product No. 2126 or Product No. 826 sold by 3M Company. The edge 57 of the boot 54 is held under pressure between the outer peripheral edge of the boot 53 and the outer tip arm of the cup 51. An example of an epoxy adhesive that is both an adhesive and a sealant is Product 217 sold by Hughson Chemical Company. A liquid-resistant sealant is applied between the rotary sealing ring 53 and the cup member 51, and this portion is firmly attached. Since the cup member 51 is fixed to the shaft 12, the rotating sealing ring 53 naturally rotates with the shaft 12 during operation of the engine and pump. Furthermore, a rotating shaft sealing device 41
has a stationary sealing ring member 61 having a sealing surface 62 that contacts the rotating sealing ring 53. Rotating seal ring 53 rotates with shaft 12 while stationary seal ring 61 does not rotate, and a fluid film is formed between stationary seal ring 61 and contact surface 63 of rotating seal ring 53. The configuration and dimensions of the stationary sealing ring 61 and the rotating sealing ring 53 are as follows:
This will be explained in more detail below.

静止封止環61は、静止封止環61の支える役
目をなし且つ静止封止環61とカートリツジ42
間に封止を構成するベローズ部材66(図2―
5)により、カートリツジ42に支持される。カ
ツプ部材51、回転封止環53、静止封止環61
の外周縁並びにベローズ66の一部分の外側表面
は、冷却剤装置中の冷却剤に接触する。また、カ
ートリツジ42は封止状態となる様にポンプ機体
10に連結する。ベローズ66は可撓性材料で形
成され静止式カートリツジ42に固着する固定端
67および静止封止環61に固着する可動端68
を備え、これらの接続部は高い回転トルクに適応
する様に固着されている。静止封止環61はプレ
スばめ並びに前述の特性を有するニトリル・フエ
ノールをベースにした接着剤65によりベローズ
に固着する。図示例では固定端67は可動端68
よりも大きい直径を有するが、ベローズ66は図
2,5に示す様に一般に円筒形であるが、これら
の部分は可動端よりも小さい直径を有する固定端
になる様な大きさにすることができる。更に固定
端67は拡大部分即ち球状部71を備え、この球
状部71はベローズの中央部76よりも大きい半
径方向の厚みを有している。可動端68は放射状
に内方向に伸張するフランジ部72および円筒形
部73を具備する。この2部分、72,73の接
合部に一対の環状で放射状に外方向に伸張するリ
ブ74を構成している。
The stationary sealing ring 61 serves to support the stationary sealing ring 61 and to connect the stationary sealing ring 61 and the cartridge 42.
A bellows member 66 (Fig. 2-
5), it is supported by the cartridge 42. Cup member 51, rotating sealing ring 53, stationary sealing ring 61
The outer periphery of the bellows 66 as well as the outer surface of a portion of the bellows 66 contact the coolant in the coolant system. Further, the cartridge 42 is connected to the pump body 10 in a sealed state. The bellows 66 is made of a flexible material and has a fixed end 67 fixed to the stationary cartridge 42 and a movable end 68 fixed to the stationary sealing ring 61.
These connections are fixed to accommodate high rotational torques. The static sealing ring 61 is fixed to the bellows by a press fit and a nitrile phenol based adhesive 65 with the properties described above. In the illustrated example, the fixed end 67 is the movable end 68.
Although the bellows 66 is generally cylindrical as shown in FIGS. 2 and 5, these portions may be sized to have a fixed end having a smaller diameter than the movable end. can. Furthermore, the fixed end 67 has an enlarged or bulbous portion 71 which has a greater radial thickness than the central portion 76 of the bellows. The movable end 68 includes a radially inwardly extending flange portion 72 and a cylindrical portion 73. A pair of annular ribs 74 extending radially outward are formed at the junction of these two parts 72 and 73.

ベローズ66の中央部76は、固定端67およ
び可動端68に連結し、中央部は図2,3によく
示す様に傾斜している。特に図5を参照すれば、
中央部76はその上に複数個の接線に沿つて伸張
するリブ77,78が形成されている。リブ77
は小さい直径の可動端68から大きな直径の固定
端67に時計方向に傾斜し、一方他のリブ78は
逆時計方向に傾斜している。これらの複数個のリ
ブは、中央部分76の円周周辺で、きまつた角間
隔をとつて対をなして設けることが好ましく、本
説明では4個のリブ77および4個のリブ78を
設けている。図5に示す様に、各対のリブ77,
78は可動端68の部分73に隣接する放射状内
側端で併合又は接合する。更に、リブは一般的に
は部分73の表面から接線に沿つて外方向に伸張
する。リブ77,78は図示する様にベローズの
外側表面に設けるのが好ましいが、代わりにベロ
ーズの内側表面に設けることもできる。再び図2
について参照すれば、ベローズ66の固定端67
で拡大球状部71はカートリツジ42の内側表面
とフエルール48の軸部分81の外側表面の間で
封止する様に固着する。球状部71はカートリツ
ジ42の部分43,46の間に形成され隅部に圧
入し、フエルール48の放射状フランジ82は隅
部の球状体71を締着して、ベローズ66がカー
トリツジ42に関して右方向に移動しない様にし
ている。静止封止環61は、符号83で示す部分
の内側周辺縁に凹所を形成する。ベローズ66
(図5)のリブ77,78は静止封止環61から
カートリツジ42へ向かつて外方向に角度を形成
する。スプリングリテーナ86がフランジ72の
内側表面および可動端68の軸方向部分73に嵌
合し、可動端68を静止封止環61に対し隙間な
く締着する。環状リブ74(図3)を設けてベロ
ーズ66と静止封止環61の間に密閉した接続が
できる様にしている。円筒形の圧縮スプリング8
7が放射状に内方向に伸張するスプリングリテー
ナ86のフランジとフエルール48の放射状部4
7の間に配設し、圧縮スプリングは、スプリング
リテーナ86、ベローズの可動端68および静止
封止環61を回転軸封装置の他の部分に関して右
方向に押圧する。放射状フランジ88とは別にス
プリングリテーナ86も軸方向に延びる円筒形部
89および放射状に外方向に延びるフランジ部9
1を左側に設ける。ベローズの軸方向部73はス
プリングリテーナ86の円筒形部89の外側表面
に嵌合し、フランジ91の外縁はフエルール48
の円筒形部81の内側表面から僅かに離隔する。
回転軸封装置41は以下の様に構成し組立てるの
が好ましい。カツプ部材51は前に述べた方法で
回転封止環53およびブーツ54と共に組立て
る。ベローズの可動端68を静止封止環61の凹
所に圧入し、スプリングリテーナ86を可動端の
内側表面に押当てる。これらの部分はその間で隙
間のない嵌合を生ずる様に形成される。更に接着
剤65をベローズのフランジ72と静止封止環6
1の間に適用し、これら2個の部分を封止する様
に固着し、また高い回転トルクにより静止封止環
61がベローズ66から分離しない様にする。次
に圧縮スプリング87をスプリングリテーナ86
の中に配置し、フエルール48をスプリング87
およびベローズ66の中に同軸配置する。ベロー
ズの拡大球状部71をフエルール48の軸方向部
82の外側表面上に配設し、次にカートリツジ4
2を球状部71の外側表面上に圧着する。潤滑剤
を球状部71の外側表面に塗着して球状部71が
カートリツジ42に摺動して入れることを容易に
することが好ましい。カツプ部材51は水ポン
プ・シヤフト12に固着し、カートリツジ部材4
2は図に示す様にポンプ胴体10の開口部に固着
する。密封剤を、カートリツジ42と開口部44
の接続部を封止する為、これらの間に入れること
が好ましい。前述により、ベローズ66の外側表
面がエンジンの冷却剤に接触し、一方、ベローズ
の内側表面は開口11内の空気に接触することが
明らかになる。リツプ・シール26により、潤滑
剤はベローズの内側表面に到達しない。
A central portion 76 of the bellows 66 is connected to a fixed end 67 and a movable end 68, and the central portion is sloped as best shown in FIGS. Especially with reference to Figure 5,
The central portion 76 has ribs 77 and 78 formed thereon that extend along a plurality of tangent lines. rib 77
slopes clockwise from the small diameter movable end 68 to the large diameter fixed end 67, while the other ribs 78 slope counterclockwise. These plurality of ribs are preferably provided in pairs around the circumference of the central portion 76 at regular angular intervals, and in this description, four ribs 77 and four ribs 78 are provided. There is. As shown in FIG. 5, each pair of ribs 77,
78 merges or joins at the radially inner end adjacent portion 73 of movable end 68 . Additionally, the ribs generally extend tangentially outward from the surface of portion 73. Ribs 77, 78 are preferably provided on the outer surface of the bellows as shown, but could alternatively be provided on the inner surface of the bellows. Figure 2 again
With reference to the fixed end 67 of the bellows 66
The enlarged spherical portion 71 is then sealingly secured between the inner surface of the cartridge 42 and the outer surface of the shaft portion 81 of the ferrule 48. The spherical portion 71 is formed between portions 43 and 46 of the cartridge 42 and is press-fitted into the corner, and the radial flange 82 of the ferrule 48 tightens the spherical body 71 at the corner so that the bellows 66 moves to the right with respect to the cartridge 42. I try not to move. The stationary sealing ring 61 forms a recess in the inner peripheral edge of the portion indicated by 83. bellows 66
The ribs 77, 78 (FIG. 5) angle outwardly from the stationary sealing ring 61 toward the cartridge 42. A spring retainer 86 fits over the inner surface of the flange 72 and the axial portion 73 of the movable end 68, tightly securing the movable end 68 to the stationary sealing ring 61. An annular rib 74 (FIG. 3) is provided to provide a sealed connection between the bellows 66 and the stationary sealing ring 61. Cylindrical compression spring 8
7 extends radially inwardly from the flange of the spring retainer 86 and the radial portion 4 of the ferrule 48;
7, the compression spring urges the spring retainer 86, the movable end 68 of the bellows and the stationary sealing ring 61 in a rightward direction with respect to the rest of the rotary shaft seal. Apart from the radial flange 88, the spring retainer 86 also has an axially extending cylindrical portion 89 and a radially outwardly extending flange portion 9.
1 is placed on the left side. The axial portion 73 of the bellows fits into the outer surface of the cylindrical portion 89 of the spring retainer 86, and the outer edge of the flange 91
is slightly spaced from the inner surface of the cylindrical portion 81.
The rotating shaft sealing device 41 is preferably configured and assembled as follows. Cup member 51 is assembled with rotating seal ring 53 and boot 54 in the manner previously described. The movable end 68 of the bellows is pressed into the recess of the stationary sealing ring 61 and the spring retainer 86 is pressed against the inner surface of the movable end. These portions are formed to provide a tight fit therebetween. Furthermore, adhesive 65 is applied to the bellows flange 72 and the stationary sealing ring 6.
1 to securely seal these two parts and to prevent static sealing ring 61 from separating from bellows 66 due to high rotational torque. Next, the compression spring 87 is attached to the spring retainer 86.
the ferrule 48 to the spring 87.
and coaxially arranged within the bellows 66. The enlarged bulbous portion 71 of the bellows is disposed on the outer surface of the axial portion 82 of the ferrule 48 and then the cartridge 4
2 onto the outer surface of the spherical part 71. Preferably, a lubricant is applied to the outer surface of bulb 71 to facilitate sliding of bulb 71 into cartridge 42. Cup member 51 is secured to water pump shaft 12 and cartridge member 4
2 is fixed to the opening of the pump body 10 as shown in the figure. Apply the sealant to the cartridge 42 and opening 44.
It is preferable to insert it between these parts in order to seal the connection part between them. From the foregoing it becomes clear that the outer surface of the bellows 66 contacts the engine coolant, while the inner surface of the bellows contacts the air within the opening 11. Lip seal 26 prevents lubricant from reaching the inside surface of the bellows.

前述の様に、先行技術による回転軸封装置は故
障しやすく、亦、483000Km(300000マイル)の使
用に対する信頼性がなかつた。故障は主として回
転トルクからおこり、シールは運転中回転トルク
および冷却剤液中の薬品の影響を受ける。回転ト
ルクはこの様な回転軸封装置の作用の“貼り付き
―滑り”の交替する特性からおこる。回転封止環
53と静止封止環61との接触面63は通常、接
触面の間に生ずる流体フイルムによつて分離され
る。フイルムがある場合、面63の間には小さい
摩耗係数があるが、この摩擦係数は被膜が部分的
に或いは全体として瞬間的に消えた場合に増加す
る。この様な回転軸封装置の作用は典型的にはフ
イルムが運転中に変化し、封止面63は回転封止
環53が静止封止環61に対して回転する場合、
しばしば瞬間的に互いに貼り付き状態となり、次
に滑ることになる。勿論回転軸封部の回転トルク
は貼り付き状態の時間中、大きく増加し、静止封
止環61は、この間、回転封止環53と共に回転
しようとし、それに固着したベローズ66に回転
方向の張力が加わり、次に滑り状態となつて、伝
達される回転トルクが減少し張力が緩むと反対方
向に戻り回転方向に往復移動する。上記の変動回
転トルクおよび振動的回動角変位は前出の従来技
術の回転軸封装置に多くの異なつた理由で故障を
生じさせる。先づ第1に回転封止環がカツプ部材
から引かれてゆるむ。この種の故障は本発明の図
示実施例の構成では接着剤55により、またブー
ツ54を接着剤56を介してカツプ51に固着さ
せるか、あるいはその代わり、回転封止環53を
カツプ51に加硫した一層のゴムに接着結合する
ことにより防止される。第2に静止封止環がベロ
ーズから引かれてゆるむ。これは本発明の構成で
は接着剤55により、また、静止封止環61とベ
ローズ6との間の隙間のないはめあいによつて防
止する。第3にベローズの引裂けがある。この種
の故障は図示実施例ではベローズを堅くし強化す
るリブ77,78によつて防止する。回転トルク
により緊張状態におかれるリブ77,78の組合
わせはこれらの利点をもたらすものであるが、リ
ブはベローズをいづれの回転方向にも使用しうる
様になつているポンプと共に使用できる様に図示
する様に両方の方向に備えることが好ましい。静
止封止環とベローズの可動端との角移動の故障も
起こりがちであつた。ベローズは固定端67で静
止状態に保たれ回転しない。ベローズの他端の可
動端68は静止封止環61に結合され封止環5
3,61が貼り付き状態となつたときには封止環
61とともに回転しようとする。従つてベローズ
の二端間の部分は一方が静止、他方が回転のため
撓曲捻回される。ベローズの形状がどうでも剛性
金属性でないと撓曲するこの撓曲によりベローズ
内に変形熱が発生する。この熱が冷却剤液の熱に
加わるとベローズの寿命が縮まりがちとなる。熱
によつてベローズの材料は老化し、一層引き裂か
れやすくなる。撓曲だけだとこれが多数回繰返さ
れたのち疲労破壊によつて破損する。この部材が
熱いと撓曲と熱組合わせは破損を促進するので早
期に破損が起こる。曲がりによる故障の傾向はベ
ローズを堅くするリブ77,78を持つ実施例で
はそれによつて減り、従つて曲がりの量も減少す
る。更に先行技術によるベローズの中央部分は一
般に放射状に伸張している。冷却剤液の圧力は加
圧装置の中ではプラス約1Kg/cm(14psi)近く
である。米国特許第2884268号の従来技術の軸封
装置ではベローズは半径方向の中央部を持つてい
る。ベローズの外側の流体圧力が増加すると、ベ
ローズの中央部は高圧側から膨れ出したたみ込ま
れようとし、軸封装置の他の部材に押付けられ
る。もしベローズが前記のように回動角変位する
と、ベローズは軸封装置の他の部分により、こす
られ穴ができたりする。本発明のようにベローズ
が傾斜した中央部を持つと、こすられ摩耗する傾
向は減ずると思われる。
As previously mentioned, prior art rotary shaft seals were prone to failure and were not reliable for 300,000 miles of service. Failure occurs primarily from rotational torque, and seals are affected by rotational torque and chemicals in the coolant fluid during operation. Rotational torque is generated from the alternating "sticking and sliding" characteristics of the rotary shaft sealing device. The contact surfaces 63 of the rotating sealing ring 53 and the stationary sealing ring 61 are typically separated by a fluid film that occurs between the contact surfaces. If there is a film, there is a small coefficient of wear between the surfaces 63, but this coefficient of friction increases if the coating disappears momentarily, either partially or completely. The action of such a rotating shaft sealing device typically changes while the film is in operation, and the sealing surface 63 changes as the rotating sealing ring 53 rotates relative to the stationary sealing ring 61.
They often become stuck to each other momentarily and then slip. Of course, the rotational torque of the rotating shaft seal increases greatly during the stuck state, and during this period, the stationary sealing ring 61 attempts to rotate together with the rotating sealing ring 53, and tension in the rotational direction is applied to the bellows 66 fixed thereto. When the tension is applied and the tension is relaxed as the rotational torque is reduced and the tension is relaxed, the rotational torque returns to the opposite direction and reciprocates in the rotational direction. The fluctuating rotational torques and oscillatory angular displacements described above cause the prior art rotary shaft seals to fail for a number of different reasons. First, the rotary sealing ring is pulled loose from the cup member. This type of failure can be avoided in the configuration of the illustrated embodiment of the invention by attaching the boot 54 to the cup 51 via an adhesive 55, or alternatively by attaching a rotating sealing ring 53 to the cup 51. This is prevented by adhesive bonding to a layer of sulfurized rubber. Second, the stationary sealing ring is pulled loose from the bellows. This is prevented in the arrangement of the invention by the adhesive 55 and by the tight fit between the static sealing ring 61 and the bellows 6. Thirdly, there is tearing of the bellows. This type of failure is prevented in the illustrated embodiment by ribs 77, 78 which stiffen and strengthen the bellows. The combination of ribs 77, 78, which are tensioned by a rotational torque, provides these advantages, but the ribs can also be used with pumps in which the bellows can be used in either direction of rotation. Preferably, it is provided in both directions as shown. Angular movement failures between the stationary sealing ring and the movable end of the bellows were also common. The bellows remains stationary at the fixed end 67 and does not rotate. The movable end 68 at the other end of the bellows is coupled to the stationary sealing ring 61 and the sealing ring 5
3 and 61 are in a stuck state, they try to rotate together with the sealing ring 61. Therefore, one of the parts between the two ends of the bellows is stationary, and the other part is bent and twisted due to rotation. Regardless of the shape of the bellows, if it is not made of a rigid metal, this bending will generate heat of deformation within the bellows. When this heat is added to the heat of the coolant liquid, the life of the bellows tends to be shortened. Heat ages the bellows material, making it more susceptible to tearing. If only bending is done, this will be repeated many times before it will break due to fatigue failure. If this member is hot, the combination of flexing and heat will accelerate the failure and failure will occur prematurely. The tendency for failure due to bending is thereby reduced in embodiments having ribs 77, 78 which stiffen the bellows, and thus the amount of bending is also reduced. Additionally, the central portion of prior art bellows generally extends radially. The pressure of the coolant liquid is close to plus approximately 1 kg/cm (14 psi) in the pressurized device. In the prior art shaft seal of U.S. Pat. No. 2,884,268, the bellows has a radially central portion. When the fluid pressure outside the bellows increases, the central portion of the bellows tends to bulge out from the high pressure side and is pressed against other members of the shaft sealing device. If the bellows undergoes a rotational angular displacement as described above, the bellows will be rubbed by other parts of the shaft sealing device and a hole may be formed. When the bellows has a sloped center portion as in the present invention, the tendency to rub and wear appears to be reduced.

また従来技術のベローズでは過度の圧力が作用
すると、中央部が折りたたみ状に曲げられ、ここ
に異物が集積する。部材が回動角変位するうち
に、異物の粒子は摩耗を起こし穴をあける。ベロ
ーズの撓曲による破損による故障はベローズの中
央部分の傾斜した形状とすることにより防止され
る。リブ77,78を持つ実施例ではリブ77,
78部は堅くなり、曲がりが減少しリブと傾斜設
計によつて内方向への膨張が減少する。リブによ
る中央部分の強化により、振動と曲がりが減少
し、それによつて熱の発生とすり減り量が減少す
る。回転トルクによる破損は回転封止環53およ
び静止封止環61の設計によつても減少する。こ
れらの部分は両方共、非常に硬い材料である炭化
ケイ素からできている。一方のシール部分に硬い
材料を使用し、他方のシール部分に硬度の低い材
料を使用するのが回転軸封技術の慣習ではあるが
2個の非常に硬い材料を使用する。この組合わせ
は、後に説明する薄い比較的小さい半径方向巾の
封止面とすることにより、静止封止環61の動的
トルクをできるだけ少なくするのに有利である。
回転封止環53が静止封止環63に対し回転する
とその間の摩擦は定常トルクを発生させる。周期
的の貼り付け、捕捉により可変トルクが発生す
る。動的トルクはそれらの和である。2個の硬い
材料の使用は静止封止環61と回転封止環53と
の封止面間に摩耗異物が入つた場合に封止面の摩
削が少なくなるので有利である。また、封止面間
フイルムは半径方向幅の狭い封止面によつてより
容易に形成される。前述の狭巾封止面は接触係合
面63(図2,6)の大きさに関するものであ
る。図6に示す様に封止環部分53,61は環状
であり、封止面63の係合面はハツチングで示し
ている。封止面の半径方向の巾が約1.143mm
(0.045インチ)から約1.778mm(0.070インチ)ま
での範囲にある場合、摩耗が少なく良好な液体フ
イルムが形成されるという非常に有利な結果が得
られることが分かり、亦、これが本発明の重要な
部分である。封止面は通常の運転中動的トルクを
低くして作動するので約1.651mm(0.065インチ)
の寸法が製作を容易にするためにも望ましい。封
止接触面の幅が1.143mmより小さいと接触面積が
過少となり過度の摩耗が起こる。また、1.651mm
より大きいと良好な液体フイルムが面間に形成さ
れ難くなる。1.143mm(0.045インチ)に寸法を小
さくすれば、限界潤滑状態の時の動的トルクがか
なり減少する。限界潤滑状態とはシール面63の
間に液体フイルムが両面が湿つた状態から液体フ
イルムがなくなり両面が乾いた状態となり封止環
が貼り付き状態となる、又はその逆に変化する時
の過度的経過を意味する。前述のすべての要素を
考慮した時、最適な巾は約1.651mm(0.065イン
チ)である。前述の寸法は封止環53,61共に
炭化ケイ素を使用した時および一方の部材に炭化
ケイ素を使用し、もう一方の部材に炭素を使用し
た時に最適であり、亦、このポンプに使用する先
行技術の軸封装置に通常おこる面荷重のもとで作
動する場合にも最適である。炭化ケイ素のシール
面および1.651mm(0.065インチ)の半径方向の寸
法を具備するシールによつて動的トルクがいろい
ろの作動状態で減少し、摩擦係数が減少するとい
う新しい予期しなかつた結果を生ずる。亦、この
硬い材料は比較的小さな半径方向巾にもかかわら
ず封止面の摩損に耐えることができる。これらの
結果はこの改良した1.651mm(0.065インチ)の幅
寸法により容易に保持される連続して安定した流
体フイルムに帰因するものである。従来のシール
面の半径方向巾は本発明の構造の約2倍である。
封止面の直径が重大であるとは考えられないが特
定の例の外径は約30861mm(1.215インチ)から約
31115mm(1.225インチ)の間であつた。図2―5
に示す本発明による構成では、ベローズの材料は
フツ素化したエラストマーであり、これはモノマ
ーの過程で交替したテトラフルオロエチレンおよ
びプロピレンの過酸化物硬化共重合体である。こ
の材料はエンジンの上昇温度(華氏約200度)で
は、アミンで抑制した冷却剤薬品に耐えることが
分かつていたし、亦、酸化による劣化にも耐え
る。接着剤55はエポキシを除いて、冷却剤に耐
えるニトリル・フエノールをベースにした材料か
らできている。シールの金属部分は腐食に耐え、
電蝕作用の影響を少なくするステンレス鋼で作る
ことが望ましい。ベローズには前述のリブを構成
してもよく、亦、シールの寿命を延ばす過酸化物
で硬化したニトリル化合物で作つてもよい。図7
はベローズ66と同じ形状を有するが2個材料の
合成物であるベローズ101を説明するものであ
る。この説明ではベローズは2個の層102,1
03により構成されている。外側層103は過酸
化物で硬化したニトリル化合物でできており、内
側層102はフルオロエラストマーでできてい
る。前者は冷却剤に耐え、後者は酸化に耐える。
図に示した様に2個の比較的厚い層の代わりに、
ベローズは基本的には過酸化物で硬化したニトリ
ルで作り、その内側表面にフルオロエラストマー
を塗着することができる。
Furthermore, when excessive pressure is applied to the bellows of the prior art, the central portion is bent into a folded shape, and foreign matter accumulates there. As the member undergoes rotational angular displacement, foreign particles cause wear and create holes. Failure due to damage due to bending of the bellows is prevented by forming the central portion of the bellows into an inclined shape. In the embodiment with ribs 77, 78, the ribs 77,
The 78 section is stiffer to reduce bending and inward expansion due to the rib and bevel design. The reinforcement of the central section by the ribs reduces vibration and bending, thereby reducing heat generation and the amount of wear. Damage due to rotational torque is also reduced by the design of the rotating sealing ring 53 and the stationary sealing ring 61. Both of these parts are made of silicon carbide, a very hard material. Two very hard materials are used, although it is customary in rotating shaft sealing technology to use a hard material for one seal portion and a less hard material for the other seal portion. This combination is advantageous in minimizing the dynamic torque of the stationary sealing ring 61 by providing a thin, relatively small radial width sealing surface, which will be described later.
When the rotating sealing ring 53 rotates relative to the stationary sealing ring 63, the friction therebetween generates a steady torque. Variable torque is generated by periodic attachment and capture. Dynamic torque is their sum. The use of two hard materials is advantageous because it reduces the abrasion of the sealing surfaces in the event that abrasive debris enters between the sealing surfaces of the stationary sealing ring 61 and the rotating sealing ring 53. Also, interfacial sealing films are more easily formed with narrow radial width sealing surfaces. The aforementioned narrow sealing surface refers to the size of the contact engagement surface 63 (FIGS. 2, 6). As shown in FIG. 6, the sealing ring portions 53, 61 are annular, and the engagement surface of the sealing surface 63 is shown by hatching. The radial width of the sealing surface is approximately 1.143mm.
(0.045 inch) to approximately 1.778 mm (0.070 inch), it has been found that very advantageous results are obtained with less wear and good liquid film formation, and this is also important to the present invention. That's the part. The sealing surface is approximately 1.651 mm (0.065 inch) as it operates at low dynamic torque during normal operation.
dimensions are also desirable for ease of fabrication. If the width of the sealing contact surface is less than 1.143 mm, the contact area will be too small and excessive wear will occur. Also, 1.651mm
If it is larger, it becomes difficult to form a good liquid film between the surfaces. Reducing the dimensions to 1.143 mm (0.045 inch) significantly reduces the dynamic torque at critical lubrication conditions. The critical lubrication state is an excessive state in which the liquid film between the seal surfaces 63 changes from a state where both sides are wet to a state where the liquid film disappears and both sides become dry and the sealing ring is stuck, or vice versa. It means progress. Considering all of the above factors, the optimal width is approximately 1.651 mm (0.065 inch). The above-mentioned dimensions are optimal when silicon carbide is used for both the sealing rings 53 and 61, and when silicon carbide is used for one member and carbon is used for the other member. It is also suitable for operation under the surface loads that normally occur in technical shaft seals. A seal with a silicon carbide seal face and a radial dimension of 1.651 mm (0.065 inch) reduces dynamic torque under various operating conditions, producing a new and unexpected result of reduced coefficient of friction. . Additionally, this hard material can withstand abrasion of the sealing surface despite its relatively small radial width. These results are attributable to a continuous and stable fluid film that is easily maintained due to the improved 0.065 inch width dimension. The radial width of the conventional sealing face is approximately twice that of the structure of the present invention.
Although the diameter of the sealing surface is not believed to be critical, the outer diameter of the particular example may range from approximately 30861 mm (1.215 inches) to approximately
It was between 31115 mm (1.225 inches). Figure 2-5
In the construction according to the invention shown in Figure 1, the material of the bellows is a fluorinated elastomer, which is a peroxide-cured copolymer of tetrafluoroethylene and propylene, which are alternated in the monomer process. This material has been shown to withstand amine suppressed coolant chemicals at elevated engine temperatures (approximately 200 degrees Fahrenheit) and also resists oxidative degradation. Adhesive 55, with the exception of epoxy, is made of a nitrile phenol based material that is resistant to coolants. The metal part of the seal resists corrosion and
It is preferable to make it from stainless steel, which reduces the effects of galvanic corrosion. The bellows may be constructed with the aforementioned ribs and may also be made of a peroxide-cured nitrile compound to extend the life of the seal. Figure 7
illustrates a bellows 101 that has the same shape as bellows 66 but is a composite of two materials. In this description, the bellows consists of two layers 102,1
03. The outer layer 103 is made of a peroxide cured nitrile compound and the inner layer 102 is made of a fluoroelastomer. The former resists coolants, the latter resists oxidation.
Instead of two relatively thick layers as shown in the figure,
The bellows is basically made of peroxide-cured nitrile and can have a fluoroelastomer applied to its inner surface.

前述の説明により、新規の有用な回転式シール
構成ができたことは明白である。本発明において
ベローズ66の中央部76の傾斜していること
に、もし前記の膨れ出しが起こるならばベローズ
が軸封装置の他の部材と接触することがこの形状
により防がれるので重要である。本発明の実施例
としてベローズの中央部にリブ86,87を設け
ることはベローズを硬さの増した一層強化された
ものとするのに役立つ。ベローズの中央部に封止
面の貼り付き―滑り作用が生ずるとき円周方向に
曲げられる、また過程により恒常的な封止環53
および61の僅かの摩耗がある。従つて方向の撓
みは封止環の摩耗があつても封止接触を保つこと
を可能にするだけでよい。ベローズおよび他の軸
封装置構成部材に使用する材料は劣化に耐え2つ
の封止面に使用する硬い材料によつて性能は向上
し、また、軸封装置の結合部分は改良した方法で
適当な位置に接着剤で接合して高い回転トルクに
耐える。
From the foregoing description, it is apparent that a new and useful rotary seal arrangement has been created. The sloping of the central portion 76 of the bellows 66 is important in the present invention because this shape prevents the bellows from coming into contact with other members of the shaft seal if the aforementioned bulge were to occur. . The provision of ribs 86, 87 in the center of the bellows in accordance with embodiments of the present invention serves to make the bellows stiffer and stronger. Sticking of the sealing surface in the center of the bellows - a sealing ring 53 which is bent in the circumferential direction when a sliding action occurs and which is permanent due to the process.
and 61 slight wear. The directional deflection therefore only needs to make it possible to maintain sealing contact even with wear of the sealing ring. The materials used for the bellows and other shaft seal components are resistant to deterioration, and the hard materials used for the two sealing surfaces improve performance, and the joints of the shaft seal can be constructed in an improved manner. Bonded in position with adhesive to withstand high rotational torque.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を示し、第1図は面シー
ルを具備する冷却剤用ポンプの縦断面図、第2図
は面シールの拡大縦断面図、第3図はシールのベ
ローズの拡大断面図、第4図は第5図の4―4線
断面図、第5図は第3図の5−5線横断面図、第
6図は第2図の6―6線横断面図、第7図は第4
図の図面と同様な断面図で他の実施例を示すもの
である。 10…胴体、12…シヤフト、13,14…ベ
アリング、28…プーリー、32…ポンプ羽根
車、41…面シール、42…カートリツジ、53
…シート・ワツシヤー、61…シールリング、6
6…ベローズ。
The drawings show an embodiment of the invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a coolant pump equipped with a face seal, FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the face seal, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of the bellows of the seal. Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line 4--4 in Figure 5, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line 5-5 in Figure 3, and Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line 6-6 in Figure 2. Figure 7 is the fourth
Another embodiment is shown in a sectional view similar to the drawing in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Body, 12... Shaft, 13, 14... Bearing, 28... Pulley, 32... Pump impeller, 41... Face seal, 42... Cartridge, 53
...Sheet washers, 61...Seal rings, 6
6...Bellows.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転シヤフト12とシヤフトを囲む定置機体
10との間を封止接続する回転軸封装置であつ
て、第1および第2の封止環部材53,51を有
し、部材51,54が前記第1封止環53を前記
シヤフト12に固着し、第2封止環61は前記定
置機体10に固着され、前記両封止環はエンジン
の運転中に回転トルクを受け、ベローズ66が第
2封止環61を前記定置機体10に接続し、前記
両封止環が接触封止面63を有するものにおい
て、両封止環53,61は低摩擦係数の比較的固
い材料で作られ、少なくとも一方の封止環は炭化
ケイ素で作られ、前記封止面63の半径方向巾
は、連続安定流体フイルムを形成し動的トルクを
減少させるよう比較的小さく、接着剤65が前記
ベローズ66を前記第2封止環61に固着し、接
着剤65はニトリル・フエノールをベースにした
材料をからなり、前記ベローズ66は前記封止環
61から前記定置機体10へ軸方向および半径方
向の外方に傾斜する傾斜中央部76を含み、この
部分76は軸方向および円周方向の何れにも撓曲
可能であることを特徴とする該シール装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置に
おいて、両シール部材は炭化ケイ素でできている
ことを特徴とする。 3 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置に
おいて、面63の該半径方向巾は約1.143mm
(0.045インチ)から約1.778mm(0.070インチ)の
範囲にあることを特徴とする。 4 特許請求の範囲第3項に記載のシール装置に
おいて、前記半径方向巾は約1.651mm(0.065イン
チ)であることを特徴とする。 5 特許請求の範囲第3項に記載のシール装置に
おいてブーツ54を、ニトリル・フエノールをベ
ースにした接着剤56により前記カツプ部材51
に固着し、エポキシ接着剤55により第1封止環
部材53に固着することを特徴とする。 6 特許請求の範囲第6項に記載のシール装置に
おいて、ブーツ54はカツプ部材51に加硫した
ゴム被覆より成り、第1封止環部材53はエポキ
シ化合物により前記ゴム被覆に固着することを特
徴とする。 7 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置に
おいてベローズ66は、カートリツジ部材42に
固着する固定端67、第2封止環部材61に固着
する可動端68、および前記固定端と可動端を連
結する中央部76を包含し、前記両端および中央
部76は概して環状であり、更にベローズ66は
中央部76に形成し前記固定端と可動端の間で概
して接線に沿つて伸張する複数個のリブ77,7
8を含むことを特徴とする。 8 特許請求の範囲第7項に記載のシール装置に
おいて、前記リブ77,78を中央部76の外側
表面に形成することを特徴とする。 9 特許請求の範囲第7項に記載のシール装置に
おいて、複数個のリブ77,78は、一方向に接
線に沿つて伸張する第1組のリブ77と、別の方
向に接線に沿つて伸張する第2組のリブ78を包
含することを特徴とする。 10 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置
において、ベローズ66の材料はフツ素化エラス
トマーであることを特徴とする。 11 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置
において、ベローズ66の材料はモノマーの過程
で交替したテトラフルオロエチレンおよびプロピ
レンの過酸化硬化共重合体であることを特徴とす
る。 12 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置
において、ベローズ66は内層102と外層10
3により構成され、前記外層は過酸化物硬化ニト
リル化合物より構成され、前記内層はフルオロエ
ラストマーにより構成されることを特徴とする。 13 特許請求の範囲第1項に記載のシール装置
において、使用中、ベローズ66の一面102は
冷却剤に接触し、他面は空気に接触し、前記両面
は前記冷却剤および酸化に対しそれぞれ耐えるこ
とを特徴とする。 14 特許請求の範囲第13項に記載のシール装
置においてベローズ66は、前記一面上に第一層
102および前記他面上に第二層103を含むこ
とを特徴とする。 15 特許請求の範囲第1項による装置で、ベロ
ーズ66は過酸化物硬化ニトリル化合物で作られ
ること特徴とする。
[Scope of Claims] 1. A rotating shaft sealing device for sealingly connecting a rotating shaft 12 and a stationary body 10 surrounding the shaft, comprising first and second sealing ring members 53, 51, Members 51, 54 secure the first sealing ring 53 to the shaft 12, a second sealing ring 61 is secured to the stationary body 10, and both sealing rings are subjected to rotational torque during engine operation. , a bellows 66 connects the second sealing ring 61 to the stationary body 10, and both sealing rings have a contact sealing surface 63, wherein both sealing rings 53, 61 are made of a relatively hard material with a low coefficient of friction. at least one sealing ring is made of silicon carbide, the radial width of said sealing surface 63 is relatively small so as to form a continuous stable fluid film and reduce dynamic torque, and the adhesive 65 fixes the bellows 66 to the second sealing ring 61, the adhesive 65 is made of a nitrile phenol based material, and the bellows 66 is axially and The sealing device includes a radially outwardly sloped central portion 76, which portion 76 is flexible in both the axial and circumferential directions. 2. The sealing device according to claim 1, characterized in that both sealing members are made of silicon carbide. 3. In the sealing device according to claim 1, the radial width of the surface 63 is approximately 1.143 mm.
(0.045 inch) to approximately 1.778 mm (0.070 inch). 4. The sealing device according to claim 3, wherein the radial width is approximately 1.651 mm (0.065 inch). 5. In the sealing device according to claim 3, the boot 54 is bonded to the cup member 51 by means of a nitrile phenol based adhesive 56.
and is fixed to the first sealing ring member 53 by an epoxy adhesive 55. 6. The sealing device according to claim 6, wherein the boot 54 is made of a rubber coating vulcanized on the cup member 51, and the first sealing ring member 53 is fixed to the rubber coating with an epoxy compound. shall be. 7. In the sealing device according to claim 1, the bellows 66 has a fixed end 67 fixed to the cartridge member 42, a movable end 68 fixed to the second sealing ring member 61, and a movable end that connects the fixed end and the movable end. The ends and the central portion 76 are generally annular, and the bellows 66 includes a plurality of bellows formed in the central portion 76 and extending generally tangentially between the fixed and movable ends. Rib 77,7
8. 8. The sealing device according to claim 7 is characterized in that the ribs 77, 78 are formed on the outer surface of the central portion 76. 9. In the sealing device according to claim 7, the plurality of ribs 77, 78 include a first set of ribs 77 extending along a tangent in one direction and a first set of ribs 77 extending along a tangent in another direction. It is characterized by including a second set of ribs 78. 10. The sealing device according to claim 1 is characterized in that the material of the bellows 66 is a fluorinated elastomer. 11. The sealing device according to claim 1, characterized in that the material of the bellows 66 is a peroxidation-cured copolymer of tetrafluoroethylene and propylene, which are alternated in the monomer process. 12 In the sealing device according to claim 1, the bellows 66 has an inner layer 102 and an outer layer 10.
3, the outer layer is made of a peroxide-cured nitrile compound, and the inner layer is made of a fluoroelastomer. 13. In the sealing device of claim 1, in use, one side 102 of the bellows 66 is in contact with a coolant and the other side is in contact with air, said both sides being resistant to said coolant and oxidation, respectively. It is characterized by 14. In the sealing device according to claim 13, the bellows 66 includes a first layer 102 on the one surface and a second layer 103 on the other surface. 15. The device according to claim 1, characterized in that the bellows 66 are made of a peroxide-cured nitrile compound.
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JPS4929978A (en) * 1972-07-19 1974-03-16
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