TWI435989B - Squeeze the washer - Google Patents

Description

擠壓墊圈 發明領域

本發明係關於一種用於泵、攪拌機等之產業機械中的機械密封，或，用於其它密封之擠壓墊圈。

發明背景

在一般的泵，攪拌機等之產業機械的機械密封中，是採用將密封滑動環做成2段之分割型密封件，用於此的O形環狀擠壓墊圈至少必須有一處切斷部。

另外，O形環狀擠壓墊圈會隨歲月經過而發生劣化，有時需要更新，但因為O形環狀擠壓墊圈是無端環的形狀，所以在安裝時，必須拆卸機器本體。因此，有切斷圓周方向的一處而成之O形環狀擠壓墊圈的方案被提出。但是，這種情況會有，在切斷部密封性降低及，因切斷面容易錯位而難以對準銜接，作業性差的問題。

解決上述問題的方法有，在切斷面塗布黏著劑的方法。此方法的情形是，組合時，必須注意不要讓黏著面錯位，同時到乾燥為止需要時間，所以作業性差。假設，因黏著面錯位而發生段差，密封性就會部分地變差。另外，有時會因被密封的流體而不能使用黏著劑。

解決上述問題的其他方法有，使用以模具製作等將切斷部做成複雜的構造，例如，如第6圖所示，做成球接頭52的構造之墊圈51的方法(參照專利文獻1)。該方法的情形是，肇因於製作時依存於模具精度而生之間隙，容易發生泄漏，而且，安裝時，圓周長不平均，組合到槽內時，容易在切斷部產生間隙。此外，形成複雜的切斷部構造之墊圈在可用來製造的材質上受到限制，且製作費用也所費不貲。另外，如果不預先備妥備用品，要做即時應對就有困難。

解決上述問題的再其他方法已提出的有，利用缺口將切斷部做成複雜的形狀的方法。

已知其一係如第7圖所示，在兩端部各形成一對突起62、62和對應該突起62、62的一對凹部63、63，該突起62、62和凹部63、63嚙合使兩端部會合，做成不會在會合部會發生錯位之O形環61(例如，參照專利文獻2)。

另外已知有，如第8圖所示，圓周方向的一個地方被切割成V字形，利用形成V字狀凹面形狀的第一切割端面72和形成V字狀凸面形狀的第二切割端面73的會合，復原成切割前的環狀形態之環狀墊圈71(例如，參照專利文獻3)。

第7圖及第8圖所示的墊圈，雖然在切斷部不會失準，但因為軸向上沒有形成關聯，所以有暫時結合困難、作業性顯著下降的問題。此外，也有加工不易的問題。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：特開平7-198044號公報

專利文獻2：實公平3-7644號公報

專利文獻3：特開2001-208202號公報

本發明係為解決上述之習知技術的問題而完成的，目的在於提供一種在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處有切斷部的擠壓墊圈，在組合到機器時，不使用黏著劑，容易暫時結合，而且，具有可以良好的精度貼緊之3維曲面形狀的擠壓墊圈。

另外，本發明的目的在於提供一種不施行複雜的切削作業，而以簡單的切割作業來製造上述擠壓墊圈之製造方法。

另外，本發明的目的在於提供一種適用於製造上述擠壓墊圈之夾具。

為達成上述目的，本發明之擠壓墊圈的特徵為，在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，形成對環的半徑方向具有預定角度θ地傾斜延伸，在側視下幾乎是S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面。

利用本發明的擠壓墊圈，因為切斷面具有不會在環的軸向及寬度方向發生錯位之複雜的3維曲面形狀，故可充分確保切斷面的密封性，同時，在組合到機器時，可在不使用粘著劑下維持對準狀態，容易暫時結合。另外，因為切斷面不是用模具製作而是以切斷加工形成，故可防止利用模具製作所導致之接合面間隙的發生，可以使接合面以良好的精度貼緊。此外，因為是藉切斷市售的無端環來形成切斷面，所以對機器的安裝精度會提高，可提高密封性。此外，因為可從標準尺寸中選擇，故可採用適當的環安裝槽尺寸，在安裝到槽內時，就不會在切斷面發生間隙。

本發明之擠壓墊圈的製造方法的特徵為，在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，給予以環圓周方向的軸心為中心之扭力的同時，使之彎曲成S字狀，並將該部分傾斜地切斷，藉以在解除扭力時，形成對環的半徑方向具有預定角度θ地傾斜延伸，在側視下幾乎是S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面。

利用本發明的擠壓墊圈之製造方法，不用施行複雜的切削作業，以簡單的切斷作業就可以製作，可以抑制製作費。此外，發生突發的處置時，也可以採用市售的無端環在現場等地製作。

本發明之擠壓墊圈製造用夾具的特徵為，在底盤上配備可固定做成預定尺寸的無端環之任意一點的固定側夾緊工具和，可固定以圓周方向的軸心為中心做扭轉的環之扭力側夾緊工具，並在兩個夾緊工具之間的基盤表面，具備對連接兩夾緊工具的線呈傾斜交叉之切斷線槽。

如果採用本發明之擠壓墊圈的製造用夾具，既不用做成大型的製造裝置，還可以用簡單的裝置製作預定的擠壓墊圈。

本發明獲得以下的優良效果。

(1)本發明的擠壓墊圈具有，在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，形成對環的半徑方向具有預定角度θ地傾斜延伸，在側視下幾乎是S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面，藉此，切斷面形成不會在環的軸向及寬度方向發生錯位之複雜的3維曲面形狀，不僅可以充分地確保切斷面的密封性，而且在組合到機器時，可以不使用粘著劑即維持對準狀態，容易暫時結合。另外，因切斷部不是用模具而是利用切斷加工形成，故可防止利用模具製作所導致之接合間隙的發生，可以良好的精度使接合面貼緊。此外，因為是藉切斷市售的無端環來形成切斷面，所以對機器的安裝精度會提高，可提高密封性。加以，因為可從標準尺寸中選擇，故可採用適當的環安裝槽尺寸，因而在安裝到槽內時，不會在切斷面產生間隙。

(2)本發明之擠壓墊圈的製造方法是在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，施予以環圓周方向的軸心為中心之扭力，同時使之彎曲成S字狀，並將該部份傾斜切斷，藉而在解除扭力時，形成對環的半徑方向具有預定角度θ地傾斜延伸，在側視下幾乎是S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面，因此，不用施行複雜的切削作業，可以用簡單的切斷作業製作複雜的切斷面，可抑制製作費用。另外，在發生突發的處置時，可採用市售的無端環在現場等製作。

(3)本發明之擠壓墊圈的製造用夾具是在底盤上配備可固定做成預定尺寸的無端環之任意一點的固定側夾緊工具和，可固定以圓周方向的軸心為中心做扭轉的環之扭力側夾緊工具，並在兩夾緊工具之間的底盤表面，具備對連接兩夾緊工具的線呈傾斜交叉之切斷線槽，藉此，既不用做成大型的製造裝置，還可以用簡單的裝置製作預定的擠壓墊圈。

圖式簡單說明

【第1圖】(a)、(b)是說明本發明實施態樣之O形環被使用於機械密封裝置的情形之正面斷面圖。

【第2圖】從正面看本發明實施態樣之O形環時的側面圖，第2圖(a)呈現將切斷部接合後的狀態，而，第2圖(b)呈現使切斷部分離後的狀態。

【第3圖】(a)、(b)呈現將第2圖(a)(b)分別以x-x軸為中心反轉180°，從反面看O形環的狀態之側面圖。

【第4圖】(a)～(c)是第2圖的a、b及c之斷面圖。

【第5圖】用於說明本發明實施態樣之O形環的製造方法之斜視圖。

【第6圖】習知之利用模具製作等得到的切斷部之示意圖。

【第7圖】習知之利用切削得到的切斷部之一例的示意圖。

【第8圖】習知之利用切削得到的切斷部之其他例的示意圖。

用以實施發明之形態

雖然將邊圖照式邊說明用於實施本發明之擠壓墊圈的態樣，但是本發明並不是由此做限定和解釋，只要不脫離本發明的範圍，可根據本領域從業者的知識，添加各種變更、修正、改良。

第1圖是將本發明應用到擠壓墊圈中具有代表性的O形環之例，將就該O形環被使用於機械密封裝置的情形作說明。第1圖(a)是正面斷面圖，第1圖(b)是O形環的斜視圖。

第1圖所示的機械密封裝置具有，在密封蓋10和貫穿其內周的轉動軸11之間，靜止側密封元件12和轉動側密封元件13彼此密接滑動之接觸式機械密封構造，如果機內側的液體試圖從密封面14的內周朝外周方向(大氣側)漏出，就形成將流體密封的狀態。

靜止側密封元件12被傳動銷15保持在密封蓋10上僅能在軸向移動，並且被彈簧16往轉動側密封元件13側加壓。

轉動側密封元件13被軸環17隔著頂出銷18保持著，軸環17以固定螺釘19固定於旋轉軸11。

在密封蓋10和靜止側密封元件12之間，以及，旋轉軸11和轉動側密封元件13之間，分別以在第1圖(a)的上下方向僅有其擠壓部分受到壓縮的狀態安裝著O形環1。當機器內側呈高壓時，雖然O形環1會承受來自第1圖(a)左側的流體壓力P，被壓往第1圖(a)的右側，但本例中，在安裝於靜止側密封元件12的O形環1設有第1備用環2及第2備用環3，而且，在安裝於轉動側密封元件13的O形環1設有第2備用環3，藉以保持O形環1。

O形環1、第1備用環2及第2備用環3至少有一處被切斷。

通常，O形環是做成預定尺寸，以無端環的狀態出售，且斷面形狀為圓形的標準化商品。O形環的材質是，腈橡膠、氟橡膠、矽氧橡膠、氯丁烯橡膠、丁基橡膠、胺甲酸乙酯橡膠、乙烯-丙烯橡膠，以及丙烯酸橡膠等，可根據用途做選擇。

本發明中的O形環在提高安裝作業的意義上如第1圖(b)所示，是先在做成預定尺寸的標準商品無端環的至少一處形成切斷部，安裝時，再將切斷部的接合面接合組裝成一體。

O形環，典型的有，外周側a1和內周側a2承受流體壓力而成為擠壓面(密封面)的情況和，正面b1和反面b2承受流體壓力而成為擠壓面(密封面)的情況，但是並不限於此，因所安裝的機器，或，因流體壓力的作用方向，所有方向都有成為密封面的可能性。在第1圖的情形中，正面b1和反面b2承受流體壓力成為擠壓面(密封面)。

第2圖係從一側(為方便說明，稱「正面」。)看本發明實施態樣之O形環時的側面圖，第2圖(a)呈現切斷部的接合狀態，而，第2圖(b)呈現將切斷部分離的狀態。在第2圖，為說明各種切斷部，特意地，示出在無端環的二個地方設了切斷面寬度方向的朝向不同之切斷部A及B的情形，將座標軸xyz軸設定成如圖所示的情況下，切斷部A沿x-z面(垂直於紙面)形成切斷面5，切斷部B沿x-y面(平行於紙面)形成切斷面6。在實際的O形環中，切斷面寬度方向的朝向並不限定於這幾面，也可以形成在360°的任一面。另外，切斷部的數目為1或2以上。

如第1圖所示，流體壓力作用於正面和反面時，切斷面寬度方向的朝向如切斷部B一樣地平行於紙面，這樣就密封性這一點而言是較好的。

第3圖(a)(b)所示的是將第2圖(a)(b)分別以x-x軸為中心反轉180°，從反面來看O形環1的狀態之側面圖。因此，在第3圖中，切斷部A示於圖的下方，而，切斷部B則示於圖的上方。

第2圖(a)(b)及第3圖(a)(b)中，若著眼於切斷部A，則其切斷面5的長向(m-m方向)是沿著對環的半徑方向具有預定角度θ傾斜的方向延長，而且在側視下幾乎形成S字狀。而，從示於第2圖(a)(b)的正面看去時，切斷面5的側面形成彎曲程度大的S字狀，但是從示於第3圖(a)(b)的反面看去時，切斷面5的側面形成比正面彎曲程度小的S字狀。

第4圖(a)(b)(c)，分別是針對第2圖的切斷部A，在a、b及c這三個點做切斷的斷面圖。

在第4圖(a)中，切斷面5從正面朝反面形成往右下的圓弧狀，而，在第4圖(b)中，正面和反面形成幾乎水平接近直線的形狀，另外，在第4圖(c)中，從正面朝反面形成往右上的圓弧狀。從第4圖可知，切斷面5在寬度方向(n-n方向)是不一樣的，而且會依位置而有不同的彎曲形狀。

像這樣，切斷部中之切斷面在側視下形成近似S字狀，並且具有呈蜿蜒狀彎曲的3維曲面形狀。

再者，切斷部B的切斷面6因為與切斷部A的切斷面5僅是所形成的面的朝向不同而已，其形狀則與切斷面5相同，故省略說明。

第4圖中，若就切斷部中上側部分和下側部分之寬度方向(n-n方向)的相對移動關係來看，在第4圖(a)的位置，上側部分不能對正面做相對移動，在第4圖(c)的位置，上側的部分不能對反面做相對移動。亦即，切斷部中，不能往環上側部分和下側部分的正面及反面方向(也稱寬度方向)做相對移動。

具有此種切斷面之O形環，例如，如第1圖所示，當在外周側和內周側僅有擠壓部分被壓縮保持著時，雖然在第2及第3圖之切斷部B的切斷面6的方向上有切斷面，但是因為切斷面在側視下彎曲成近乎S字狀，所以在切斷部中無法沿圓周方向(也稱軸方向)做相對移動，另外，在寬度方向也如第4圖所示，因為依圓周方向的位置而具有不同的蜿蜒狀之彎曲形狀，所以也無法在寬度方向上做相對移動。

像這樣，因切斷面是不會在環的軸向及寬度方向上發生錯位的複雜的3維曲面形狀，故可充分地確保切斷面的密封性，同時在組合到機器時，可不使用粘著劑而維持對準狀態，容易暫時固定。

第5圖是用於說明本發明實施態樣之O形環的製造方法之斜視圖。

做成預定尺寸之無端環形狀的標準化商品的O形環20(以下，簡稱為「O形環20」。)，為了要在圓周方向的一處形成切斷部，被安裝到夾具30。

夾具30具備底盤31，在底盤31沿中心線L設有用於使O形環20通過前後方向之導引孔36。導引孔36由在底盤31的底部呈隧道狀前後延伸的部分和，在前後沿垂直方向延伸的部分組成。

在底盤31，以中心線L為基準左右對稱地配備了，用於固定O形環20之固定件32，及，設在O形環20彎曲位置的部分之轉角部件35。

固定件32由，將O形環20往底盤表面壓之固定環33和，利用螺合等設成可以對底盤31在上下方向自由調節，並支撐固定環33之螺栓34等組成。

轉角部件35以螺合等方式安裝在底盤31，被配置於比固定件32更靠近中心側的位置，在固定件32和轉角部件35之間形成將O形環20插進去的空間。

另外，在底盤31的表面沿切斷面形成對中心線L具有預定角度α之切斷線槽37。

O形環20的下方部分被插進底盤31的導引孔36，並對底盤31呈前後方向地配設。而且，形成切斷部的部分一邊被左側的固定件32固定住，O形環20以軸心為中心扭轉，被扭轉的部分38另一邊以右側的固定件32固定，這時候，被固定件32及轉角部件35固定成如圖所示，呈S字狀彎曲的狀態。

在該狀態下，配設在上方的切刀(未圖示出)下降，將O形環20的扭轉部分38沿切斷線槽37直線狀地切斷。

被切斷的O形環20，扭力獲得解除，形成具有如第2圖及第3圖的切斷部A、B所示之切斷面的O形環1。

切斷面寬度方向的朝向，取決於O形環20被安裝到夾具30的方式。

再者，採用上述夾具30之製造方法只不過是一例，重點是，以軸心為中心扭轉O形環20，同時使之彎曲成S字狀，然後只要斜著切斷該部分即可。

相對於O形環20圓周方向的預定長度，扭轉角度雖可依設計做設定，但是如果少於180°，就會因為扭力少，往O形環20的寬度方向及軸向的交握部分縮小，而，如果扭轉到大於540°，切斷部的長度就會增長，變得難以切斷。因此，以180～540°的範圍為佳。

另外，切斷角度，亦即，對切斷線槽37的中心線L形成的角度α也可以適當地設定，但是切斷角度如果比45°小，或，比60°大，在O形環20的切斷部就會因位置而形成薄壁部，因此以45～60°的範圍為佳。

再者，本發明並不限定於上述實施態樣，例如，不僅斷面為圓形的O形環，所有斷面形狀的環狀擠壓墊圈都可以適用。另外，切斷面在側視下不是形成完全的S字狀亦可，相對於標準的「S」字，例如，彎曲軌跡小的S字狀，或，彎曲軌跡大的S字狀，或，縱長的S字狀，寬度大的S字狀之類的近乎S字狀的形狀亦可。

1．．．O形環

2．．．第1備用環

3．．．第2備用環

5．．．切斷部A的切斷面

6．．．切斷部B的切斷面

10．．．密封蓋

11．．．旋轉軸

12．．．靜止側密封元件

13．．．轉動側密封元件

14．．．密封面

15．．．傳動銷

16．．．彈簧

17．．．軸環

18．．．頂出銷

19．．．固定螺釘

20．．．無端環形狀的O形環

30．．．夾具

31．．．底盤

32．．．固定件

33．．．固定環

34．．．螺栓

35．．．轉角部件

36．．．導引孔

37．．．切斷線槽

38．．．扭轉部分

A．．．切斷部

B．．．切斷部

θ．．．預定角度

【第1圖】(a)、(b)是說明本發明實施態樣之O形環被使用於機械密封裝置的情形之正面斷面圖。

【第2圖】從正面看本發明實施態樣之O形環時的側面圖，第2圖(a)呈現將切斷部接合後的狀態，而，第2圖(b)呈現使切斷部分離後的狀態。

【第3圖】(a)、(b)呈現將第2圖(a)(b)分別以x-x軸為中心反轉180°，從反面看O形環的狀態之側面圖。

【第4圖】(a)～(c)是第2圖的a、b及c之斷面圖。

【第5圖】用於說明本發明實施態樣之O形環的製造方法之斜視圖。

【第6圖】習知之利用模具製作等得到的切斷部之示意圖。

【第7圖】習知之利用切削得到的切斷部之一例的示意圖。

【第8圖】習知之利用切削得到的切斷部之其他例的示意圖。

1．．．O形環

5．．．切斷面

6．．．切斷面

A．．．切斷部

B．．．切斷部

θ．．．預定角度

Claims (3)

1. 一種擠壓墊圈，特徵在於，在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，具有對環的半徑方向有預定角度θ地傾斜延伸，在側視下形成近乎S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面。
2. 一種擠壓墊圈的製造方法，特徵在於，在做成預定尺寸的無端環之至少任意一處，施予以環圓周方向的軸心為中心之扭力，同時使之彎曲成S字狀，並將該部分斜著切斷，藉以在扭力解除時，形成對環的半徑方向有預定角度θ地傾斜延伸，側視下近乎S字狀，而且，在寬度方向形成彎曲的3維曲面形狀之切斷面。
3. 一種擠壓墊圈的製造用夾具，特徵在於，其在底盤上具備可以固定做成預定尺寸的無端環之任意一點的固定側夾緊工具和，可將以圓周方向的軸心為中心做扭轉的環固定住之扭力側夾緊工具，而且在兩夾緊工具之間的底盤表面，具備對連接兩夾緊工具的線呈傾斜交叉之切斷線槽。