WO2007102267A1 - シール装置 - Google Patents

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WO2007102267A1
WO2007102267A1 PCT/JP2006/325365 JP2006325365W WO2007102267A1 WO 2007102267 A1 WO2007102267 A1 WO 2007102267A1 JP 2006325365 W JP2006325365 W JP 2006325365W WO 2007102267 A1 WO2007102267 A1 WO 2007102267A1
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curvature
radius
backup ring
seal lip
tip
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PCT/JP2006/325365
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Ebihara
Yasuhisa Arita
Yasuhiro Ikeda
Original Assignee
Eagle Industry Co., Ltd.
Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
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Publication date
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Priority to JP2008503755A priority patent/JP5133868B2/ja
Priority to KR1020087013859A priority patent/KR101335636B1/ko
Priority to US12/096,600 priority patent/US8052153B2/en
Priority to CN2006800473761A priority patent/CN101331351B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/12—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device that has a seal lip and seals a shaft, and in particular, enables a reliable shaft seal with a seal lip against a fluid to be sealed such as a high-pressure refrigerant and the seal lip.
  • the present invention relates to a sealing device that can extend the service life of the product.
  • FIG. 10 there is a lip type sealing device (FIG. 10) shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-41264 (Patent Document 1).
  • an annular metal backup ring 103 is lightly fitted to the inner peripheral surface of the seal lip 101 between the inner peripheral surface on the atmosphere side of the seal lip 101 and the rotating shaft 102. It is arranged in a state that matches.
  • an annular portion 104 made of a resin material is arranged in the same shape as the backup ring 103 on the atmosphere side B of the backup ring 103.
  • the seal lip 101 extends from the base portion 106 in which the reinforcing ring 105 is embedded to the sealed fluid side to the end portion 107 extending to the outer peripheral surface of the rotating shaft 102.
  • a close seal surface 107 a is provided, and a garter spring 108 that presses the seal surface 107 a is mounted in an annular groove provided on the outer peripheral surface of the end 107.
  • a ring-shaped support plate 109 is disposed on the atmosphere side of the annular portion 104, and the outer periphery of the knock-up ring 103, the annular portion 104, and the support plate 109 has a U-shaped cross section. It is pinched by. The entire three parts sandwiched between are the seal portions, which assist the aligned seal lips 101! /. [0005] Also, the distance between the seal surface 107a at the front end of the seal lip 101 and the annular groove must be accurately manufactured. However, the force that the seal lip 101 is made of rubber is also deformed, and the rubber is formed immediately. It is difficult to ensure the distance dimension. In addition, the knock-up ring 103 and the seal lip 101 must be joined accurately. When the backup ring 103 is pressed against the seal lip 101, the seal lip 101 also lifts the outer peripheral surface of the rotating shaft. It will be evil.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3346743
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-120821
  • the technology of these patent documents expands the diameter of the seal lip by press-fitting and fitting the back-up ring inclined support part to the taper surface of the seal lip. The taper surface is pressed and held, and the atmosphere side seal part surface is kept at a certain angle. According to such a configuration, the tight seal surface held by the backup ring comes into close contact with the outer peripheral surface of the shaft with a sharp surface pressure, and the seal surface contacts the shaft with a small contact area. In addition, it effectively prevents the seal ability from being lowered due to abnormal deformation caused by the pressing of the seal surface, while maintaining the state where the seal corners are in contact with sharp surface pressure, resulting in excellent sealing performance. It is something that demonstrates.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 3-41264 (1st page, Fig. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3346743 (Page 2, Figure 2)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-120821 (Page 2, Figure 1)
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and maintains a reliable shaft seal with a seal lip against a high-pressure sealed fluid, and a corresponding Mises generated in the seal lip.
  • An object of the present invention is to provide a sealing device capable of reducing the stress and extending the service life of the seal lip for a long time.
  • the seal device includes a backup ring that extends toward the fluid storage chamber so as to surround the rotation shaft, and at least the backup ring includes
  • the sealing device has a tapered shape, and the lip tip of the seal lip supported by the backup ring can come into contact with the rotary shaft. And a tip portion extending at least, and at least a surface force of the tip portion is transferred to the surface of the tip portion, and a round surface having a radius of curvature (R-1) is formed at the boundary portion.
  • a part of the surface of the tapered portion in contact with the rounded surface which is the boundary portion is a convex curved surface having a radius of curvature larger than the radius of curvature (R 1 1) of the boundary portion.
  • the pressure on the fluid storage chamber side acts on the seal lip, the lip tip is pressed against the rotating shaft, and at the same time, the pressing force of the seal lip force is transmitted to the backup ring.
  • the seal lip is strongly abutted against the boundary (the corner of the back-up ring) that moves from the surface of the tee of the back-up ring to the surface of the tip, and there is a tendency for extremely large Mises stress to concentrate here.
  • a surface is formed on a part of the surface of the te portion that is continuous with the rounded surface that is the boundary portion, not a straight surface having a relatively large radius of curvature.
  • the rounded (curvature radius) force in the tape part contributes to an increase in the area of the tape part of the back-up ring that holds the seal lip, and the increased frictional force of the contact surface increases the fluid.
  • the surface force of the top part of the backup ring is the boundary (backer) that moves to the surface of the tip part.
  • the corresponding Mises stress is not concentrated on the seal lip located at the corner of the pull ring), and the corresponding Mises stress generated on the seal lip can be reduced while maintaining a reliable shaft seal. As a result, the service life of the seal lip can be extended.
  • the seal device according to claim 2 of the present invention has a backup ring extending toward the fluid storage chamber so as to surround the rotating shaft, and at least the backup ring has a tapered shape.
  • a rounded surface having a radius of curvature (R-1) is formed at least at the boundary portion that moves from the surface of the tapered portion to the surface of the tip portion, and the surface of the tapered portion is It is characterized by a convex curved surface having a substantially constant curvature radius (R-2) larger than the curvature radius (R-1) of the boundary portion.
  • the surface of the tapered portion is a tapered surface having a substantially constant radius of curvature (R-2) larger than the radius of curvature (R-1) of the boundary.
  • the radius of curvature (R-2) contributes to an increase in the area of the taper surface of the backup ring that holds the seal lip, and even if the pressure of the fluid storage chamber acts on the seal lip, the distance between the taper surface of the seal lip and the back-up ring is increased. Therefore, it is possible to effectively suppress the slight deviation that occurs. Therefore, the surface force of the tapered part of the knock-up ring does not cause excessive Mises stress to concentrate on the seal lip located at the boundary part (corner part of the backup ring) that moves to the surface of the tip part. While maintaining the shaft seal, the equivalent Mises stress generated in the seal lip can be reduced, and the service life of the seal lip can be extended for a long time.
  • the seal device according to claim 3 of the present invention is the seal device according to claim 2, wherein the backup ring has an extending portion that continuously extends its fixing portion force,
  • the surface of the extending portion is a surface substantially parallel to the rotation axis, and the boundary portion that moves to the surface of the surface force taper portion of the extending portion is the curvature of the tapered surface that is the surface of the tapered portion. It is characterized by a rounded surface with a radius of curvature greater than the radius (R-2).
  • the seal device according to claim 4 of the present invention has a backup ring extending toward the fluid storage chamber so as to surround the rotating shaft, and at least the backup ring has a tapered shape.
  • a rounded surface having a radius of curvature (R-1) is formed at least at the boundary portion that moves from the surface of the tapered portion to the surface of the tip portion, and the surface of the tapered portion is It is a convex curved surface that does not have a straight surface that is a combination force of a plurality of different curvature radii larger than the curvature radius (R-1) of the boundary portion.
  • the surface of the tapered portion is a tapered taper surface that does not have a straight surface that is a combination force of a plurality of different curvature radii larger than the curvature radius (R-1) of the boundary portion.
  • the curve can be changed variously so as to be suitable for the pressure distribution in the fluid storage chamber, and the occurrence of slight deviation between the seal lip and the taper surface of the backup ring can be effectively suppressed.
  • a seal device is the seal device according to any one of claims 1 to 4, wherein an inner end surface substantially parallel to a rotating shaft is provided at a tip portion of the backup ring.
  • a rounded surface with a radius of curvature (R-0) smaller than the rounded surface of the radius of curvature (R-1) is formed at the boundary portion from the surface of the tip portion to the inner end surface! It is characterized by that.
  • the seal rib is formed at the corner of the inner end surface of the tip of the backup ring. It will not hurt.
  • a seal device is the seal device according to any of claims 1 to 5, wherein the fixed portion force extends continuously, the taper portion, and the tip portion.
  • the inner surface force of the seal lip supported by the backup ring having the at least a concave curved surface that matches the convex curved surface that is the taper portion of the backup ring at least when the seal lip is molded.
  • the seal lip is formed in advance on a concave curved rounded surface that matches a convex curved rounded surface that is a tapered portion of the backup ring.
  • FIG. 1 is a half sectional view of a sealing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a backup ring.
  • FIG. 3 is an upper half sectional view of the backup ring.
  • FIG. 4 is a diagram showing a measurement of the equivalent Mises stress caused by the backup ring (Test 1) and an experiment (Test 2) for evaluating the ease of cutting of the seal lip.
  • FIG. 5 shows the results of Test 1.
  • FIG. 6 shows the results of Test 2.
  • FIG. 7 is a diagram comparing the knock-up ring of the first embodiment and Comparative Example 3.
  • FIG. 8 is a view showing the structure of a seal lip.
  • FIG. 9 is a view showing a sealing device according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a view showing a lip type sealing device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-41264 (Patent Document 1).
  • FIG. 1 is a half sectional view of a sealing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the backup ring.
  • FIG. 3 is an upper half sectional view of the backup ring.
  • Fig. 4 shows the measurement of the equivalent Mises stress caused by the backup ring (Test 1) and the experiment (Test 2) for evaluating the ease of breaking the seal lip.
  • Figure 5 shows the results of Test 1.
  • Figure 6 shows the results of Test 2.
  • FIG. 7 is a diagram comparing the knock-up of the first embodiment and the comparative example 3.
  • FIG. 8 shows the structure of the seal lip.
  • FIG. 9 is a view showing a sealing device of the second embodiment.
  • Figure 10 shows the Japanese Utility Model Publication No. 3-41264.
  • FIG. 2 is a view showing a lip type sealing device shown in Permissible Literature 1).
  • FIG. 1 shows a sealing device according to a first embodiment of the present invention, and is a half sectional view showing a state where the sealing device is not attached to a shaft.
  • 1 is a sealing device installed between the atmosphere Y side and the fluid storage chamber X side.
  • This sealing device 1 is made of a rubber material that fits into the fitting hole 61 of the housing 6.
  • a fitting portion 7 is provided.
  • On the outer peripheral surface of the fitting portion 7, a convex seal portion 7A is formed.
  • a reinforcing ring 8 is embedded in the fitting portion 7, and the reinforcing ring 8 strengthens the fitting with the housing 6, and the fitting portion 7 makes the second seal lip 4, the second sealing lip 4, and the like. 3 Seal lip 5 is held.
  • a rubber-made seal lip 3 is formed in a cylindrical shape inclined from the fitting portion 7 toward the rotating shaft 50 through the reinforcing ring 8.
  • the lip tip 31 of the seal lip 3 forms a seal function surface, and when it comes into close contact with the rotary shaft 50 optimally, the surface pressure is increased and the sealing ability is exhibited.
  • a backup ring 2 having a shape approximately similar to the seal lip 3 is provided along the surface of the seal lip 3!
  • the backup ring 2 is formed to have a pressure-resistant thickness that does not deform even when the seal lip 3 is subjected to the pressure of the sealed fluid.
  • the knock-up ring 2 extending toward the fluid storage chamber X so as to surround the rotation shaft has at least the front portion of the backup ring as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the shape is tapered, and the lip tip 31 of the seal lip 3 supported by the knock-up ring 2 can come into contact with the rotating shaft 50.
  • the backup ring 2 of the seal device 1 is a portion fixed to the seal device 1 by being sandwiched between the second seal lip 4 and the rubber seal lip 3 supported by the reinforcing ring 8. 21 has.
  • the backup ring 2 has an extending portion 22 that continuously extends from the fixed portion 21, a tapered portion 23, and a tip portion 24.
  • FIG. 3 shows an upper half cross-sectional view of the knock-up ring 2.
  • the surface of each part is, in order, the surface A of the fixing part 21, the surface B of the extension part 22, the surface D of the taper part 23, And shown as the surface F of the tip 24.
  • the curved surface E of the radius of curvature (R-1) is formed, and the surface B force of the extended portion 22 also moves to the surface D of the tapered portion 23.
  • a rounded surface C with a radius of curvature (R-3) is formed.
  • Tapered taper with convex curve force with 2) It is formed on one surface, and the surface B of the second boundary 29 where the surface B force of the extension 22 also moves to the surface D of the taper 23 C is also a convex curved surface having the same radius of curvature (R-2) as the radius of curvature (R-2) of the surface D of the tapered portion 23.
  • the rounded surface E of the first boundary portion 26 is limited to only a part of the surface D of the tapered portion 23 that is continuous with the rounded surface E that is the surface of the first boundary portion 26, without being limited to the present embodiment. Only a convex surface with a larger radius of curvature (R—2) than the radius of curvature (R—1) is formed. That is, in the present invention, it is only necessary to make the presence of the linear surface as small as possible on the surface D of the tapered portion 23, and at least a part of the tapered surface of the knock-up ring 2 is used. The swollen roundness (curvature radius) (which is possible even on the entire surface) only needs to contribute to an increase in the area of the tapered surface of the backup ring 2 that holds the seal lip 3.
  • an inner end face 27 that is substantially parallel to the rotation shaft 50 is formed at the tip 24 of the backup ring 2, and a portion that moves from the surface F of the tip 24 to the inner end 27 is A radius surface F ′ having a radius of curvature (R—0) smaller than the radius of curvature (R—1) of the radius surface E of the first boundary portion 26 is formed.
  • the surface F of the tip 24 is basically The force that is the part that is perpendicular to the rotation axis 50 is not provided with a vertical surface here, and the surface F of the tip 24 changes from the rounded surface E of the radius of curvature (R-1) to the radius of curvature (R-0).
  • the seal lip 3 is not damaged at the corner formed on the inner end surface of the front end portion 24 of the backup ring 2.
  • the radius of curvature (R-0) of the radius surface F ' is 0.1 mm
  • the radius of curvature of the surface D (R-2) is 3. Omm
  • the radius of curvature of the rounded surface C (R-3) is 3. Omm.
  • the knock-up ring 2 has a surface B of the extending portion 22 that continuously extends from the fixing portion 21 and a surface that is substantially parallel to the rotating shaft 50.
  • the rounded surface C which is the surface of the second boundary 29 where the surface B force of the extending portion 22 also moves to the surface D of the tapered portion 23, is the radius of curvature (R-2) of the surface D of the tapered portion 23. It may be a rounded surface with a radius of curvature (R-3).
  • the shape of the fixing portion 21 is arbitrary, and the surface B of the extending portion 22 does not have to be a surface substantially parallel to the rotating shaft 50.
  • the fixing portion 21 and the extending portion 22 are connected to each other. There is no need to distinguish between them.
  • the rounded surface C1 is a corner where there is almost no round, and the surface D1 is a plane where there is almost no round.
  • the rounded surface C2 has a curvature radius of 1.5 mm, and the surface D2 is a flat surface with almost no rounded surface.
  • the rounded surface C 3 is radius of curvature 1. Omm, and surface D3 is almost flat
  • the oil temperature was set to 220 ° C
  • the pressure fluctuation range was set to 2 MPa
  • the pressures of 6 MPa and 8 MPa were alternately applied
  • the number of pulsations was 2400 times.
  • the shaft eccentricity was set to 0.3 mm as the shaft eccentricity, and the ease of cutting of the seal lip by each backup ring shape was evaluated.
  • the backup ring of the sealing device of the first embodiment is compared with the backup ring of Comparative Example 3 which is relatively approximate to this.
  • the pressure on the fluid storage chamber X side acts on the seal lip 3
  • the pressing force from the seal lip 3 is transmitted to the backup ring 2 at the same time that the tip of the lip is pressed against the rotating shaft.
  • the seal lip 3 is strongly abutted against the boundary surface (corner portion of the backup ring) that moves to the surface force of the taper portion of the knock-up ring 2 and the extremely large equivalent Mises. There is a tendency for stress to concentrate.
  • the surface D3, which is the tapered portion of the backup ring 2 of Comparative Example 3 is formed as a straight surface. Furthermore, the force of the fixed part is a surface of the extended part that is a straight surface extending continuously. A rounded surface C3 is formed at the boundary between the surface B3 and the surface D3 of the te portion that is a straight surface.
  • the backup ring 2 used in the sealing device of the first embodiment has a surface that is not a straight surface having a relatively large radius of curvature on the entire surface (or part) of the surface D of the te. Formed.
  • the corresponding Mises stress is not concentrated on the seal lip located on the rounded surface E of the first boundary 26 where the surface force of the tee of the back-up ring also moves to the surface of the tip. While maintaining the seal, the equivalent Mises stress generated in the seal lip 3 can be reduced, and the service life of the seal lip can be extended for a long time compared to conventional products.
  • the total surface force of the surface D of the te portion 23 is substantially constant larger than the radius of curvature (R-1) of the rounded surface E of the first boundary portion 26. 2nd boundary part where the surface B force of the extension part 22 is transferred to the surface D of the taper part 23.
  • the rounded surface C which is the surface of 29, is also a convex curved surface with a radius of curvature (R-2).
  • R-3 of the rounded surface C and the radius of curvature (R-2) of the surface D of the tapered portion 23 are the same.
  • the radius of curvature of the rounded surface C (R-3) and the radius of curvature of the surface D of the tapered portion 23 (R 1 2) are set to the same radius of curvature in this way, the force that makes it easy to manufacture the CKUP ring 2
  • the present invention is not limited to this, and the round surface C having a radius of curvature (R-3) equal to or larger than the radius of curvature (R-2) of the surface of the te portion may be used.
  • the rounded surface C3 appears as a relatively conspicuous bend. If there is a bent portion with a relatively small radius of curvature in this way, the seal lip 3 is likely to be separated from the backup ring 2 at the bent portion due to fluctuations in the internal pressure of the fluid storage chamber, and the seal lip 3 and the backup lip 3 are backed up. This will encourage a slight shift between the ring 2 taper surfaces.
  • the surface D of the taper portion has already extended with a predetermined radius of curvature, and the surface D force of the taper portion extends to the surface B of the extension portion. Since the boundary portion moves slowly, there is no extreme bent portion, and the slight deviation between the taper surfaces of the seal lip 3 and the backup ring 2 can be effectively suppressed.
  • FIG. 8 shows the structure of the seal lip 3, which is supported by the backup ring 2 having a fixed portion force extending continuously, a tapered portion, and a lip tip portion 31.
  • the inner surface force of the seal lip 3 to be held is formed as a concave curved surface 32 that matches the convex curved surface that is the surface D of the tapered portion of the backup ring 2 in advance at least when the seal lip 3 is molded.
  • the seal lip 3 is the concave curved surface 32 and the tapered portion of the seal lip 3.
  • the surface D of the convex curve matches even under normal pressure conditions, and this seal lip 3 has the material strength of the seal lip 3 itself that is harder to deform than the inner surface of the conventional seal lip having a straight surface. In combination, the slight deviation between the taper surfaces of the seal lip 3 and the backup ring 2 can be effectively suppressed.
  • FIG. 9 shows the sealing device of the second embodiment.
  • the difference from the sealing device of the first embodiment is that the sealing device of the first embodiment is particularly tapered.
  • the total surface force of the surface D of the first boundary 26 is formed on a tapered surface with a curved surface force that has a substantially constant radius of curvature (R-2) larger than the radius of curvature E of the rounded surface E (R-1).
  • the surface D of the sealing device force taper portion 23 of the second embodiment has a radius of curvature larger than the radius of curvature (R-1) of the first boundary portion, and the radius of curvature is different.
  • the surface D of this taper part 23 is a tapered surface that does not have a straight surface that has a combined force of different curvature radii. Surfaces with different radii of curvature to suit the pressure distribution of By combining Dl, D2, and D3, the curve of the surface D of the taper portion 23 can be variously changed, so that the slight deviation between the seal lip and the taper surface of the backup ring can be effectively suppressed.

Landscapes

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Abstract

【課題】高圧の被密封流体に対してシールリップにより確実な軸シールを維持するとともに、シールリップに発生する相当ミーゼス応力の軽減を図り、シールリップの耐用期間を長期に延ばすことのできるシール装置を提供すること。 【解決手段】バックアップリング２は、その固定部２１から連続して延びるテーパー部２３、そして先端部２４とを有してなり、少なくともテーパー部２３の表面Ｄから先端部２４の表面Ｆへと移る境界部２６には、曲率半径（Ｒ―１）のアール面Ｅが形成されているとともに、境界部２６であるアール面Ｅに接しているテーパー部２３の表面Ｄの一部が、境界部２６の曲率半径（Ｒ―１）より大きな曲率半径を持つ凸曲面である。

Description

明 細 書
シール装置
技術分野
[0001] 本発明は、シールリップを有して軸をシールするシール装置に関し、特に、高圧な 冷媒等の被密封流体に対してシールリップにより確実な軸シールを可能とするととも に、シールリップの耐用期間を長期に延ばすことの出来るシール装置に関する。 背景技術
[0002] 近年、カークーラー等において使用される冷媒として、環境への影響を配慮してフ ロンガスから二酸化炭素ガスへの変更が進んでおり、二酸化炭素ガスである被密封 流体を軸シールする構造が一般ィ匕してきている。しかし、冷媒に二酸化炭素ガスを 用いた場合、冷媒としての被密封流体は従来よりも高圧に設定されることになり、軸 シール部分の密封力の向上が急務になっており、カークーラーのコンプレッサ用リツ プ型シールとして、種々の高密封力のシール装置が開発されてきている。
[0003] 例えば、実開平 3— 41264号公報 (特許文献 1)に示すリップ型シール装置（図 10) が存在する。このリップ型シール装置は、シールリップ 101の大気側である内周面と 回転軸 102との間に、環状を成す金属材製のバックアップリング 103がシールリップ 1 01の内周面に軽く接触嵌合する状態で配置されている。更に、バックアップリング 10 3の大気側 Bには、榭脂材製の環状部 104がバックアップリング 103と同形状に配置 されている。さらに、ノックアップリング 103の被密封流体側 Aには、補強環 105を埋 設した基部 106からシールリップ 101が被密封流体側に傾斜して延びた端部 107に 回転軸 102の外周面と密接するシール面 107aが設けられ、このシール面 107aを緊 迫するガータスプリング 108が端部 107の外周面に設けられた環状溝に装着されて いる。
[0004] 又、環状部 104の大気側にはリング状のサポートプレート 109が配置され、ノ ックァ ップリング 103と、環状部 104と、サポートプレート 109とは外周部が断面コの字形の 保持リング 110により挟持されている。この挟持された三部品全体がシール部で、並 列されたシールリップ 101を補助して!/、る。 [0005] 又、シールリップ 101の先端部のシール面 107aと環状溝との距離も正確に製作し なければならないが、シールリップ 101がゴム材製である力も変形しやすぐゴム成形 上、この距離寸法を確保することが困難になっている。更に、ノ ックアップリング 103 とシールリップ 101との接合も正確に接合させなければならず、シールリップ 101に対 してバックアップリング 103を圧接すると、シールリップ 101が回転軸外周面力も浮き 上がるのでシール能力を悪ィ匕させることになる。
[0006] このような種々の問題点に着目して、特許第 3346743号公報 (特許文献 2)、特開 平 2003— 120821号公報 (特許文献 3)に示されるような技術が開発されており、こ れら特許文献の技術は、シールリップに於けるテーパ面にバックアップリングの傾斜 支持部を圧入嵌合してシール部面の径を拡張し、この傾斜支持部で傾斜したシール リップの拡張テーパ面を圧接保持し、大気側シール部面を一定の角度に保つように したものである。このような構成によれば、このバックアップリングで保持された緊迫状 態のシール部面が軸の外周面とシャープな面圧で密接するようになり、シール部面 が軸と小さな接触面積で接触し、シール部面が押し込まれた異常な変形によりシー ル能力が低下するのを効果的に防止すると共に、シール角部がシャープな面圧で接 触する状態を保持し、優れたシール能力を発揮するものである。
[0007] 特許文献 1 :実開平 3— 41264号公報 (第 1頁、第 1図）
特許文献 2 :特許第 3346743号公報 (第 2頁、第 2図）
特許文献 3 :特開平 2003— 120821号公報 (第 2頁、第 1図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] しかし、上述の特許第 3346743号公報（特許文献 2)、特開平 2003— 120821号 公報 (特許文献 3)に示されるような従来技術では、大きな被密封流体圧がゴム材製 のシールリップの外周に加わると、シールリップが回転軸方向へ押され、バックアップ リングのテーパー面が回転軸方向へ折り返される角部と、シールリップのシール内面 との間に、過大な応力が発生し、ノ ックアップリングの前記角部に位置するシールリツ プには、極めて大きな相当ミーゼス応力が発生し、長期の使用によりシールリップに 破断現象が現れる危険があり、現状では上記したバックアップリングの角部にアール (R)を形成し、シールリップに発生する相当ミーゼス応力の軽減を図っているものの、 更なる相当ミーゼス応力の軽減が望まれている。
[0009] 本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、高圧の被密封流体に 対してシールリップにより確実な軸シールを維持するとともに、シールリップに発生す る相当ミーゼス応力の軽減を図り、シールリップの耐用期間を長期に延ばすことので きるシール装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 上記課題を解決するために、本発明の請求項 1に記載のシール装置は、回転軸を 囲むように流体収納室側に延出するバックアップリングを有し、少なくとも前記バック アップリングが先細り形状となっており、このバックアップリングにより支持されたシー ルリップのリップ先端部が回転軸に対して当接可能となっているシール装置であって 、前記バックアップリングは、その固定部力 連続して延びるテ 部、そして先端 部とを有してなり、少なくとも前記テ 部の表面力 前記先端部の表面へと移る 境界部には、曲率半径 (R— 1)のアール面が形成されているとともに、前記境界部で あるアール面に接して 、るテーパー部の表面の一部が、前記境界部の曲率半径 (R 一 1 )より大きな曲率半径を持つ凸曲面であることを特徴として 、る。
この特徴によれば、流体収納室側の圧力がシールリップに作用し、リップ先端部が 回転軸に対して圧接されると同時に、シールリップ力もの押圧力がバックアップリング に伝わることになる。そして特に、シールリップは、 ックアップリングのテ 部の 表面から先端部の表面へと移る境界部 (バックアップリングの角部）に強力に当接さ れ、ここに極めて大きな相当ミーゼス応力が集中する傾向にある力 本発明によれば 、前記境界部であるアール面と連続しているテ 部の表面の一部に、比較的大 きな曲率半径を持つ直線面ではな 、面が形成されて 、るため、このテ 部にお ける少なくとも一部の膨らんだ丸み（曲率半径）力 シールリップを保持するバックアツ プリングのテ 部の面積の増大に寄与し、この増大した接触面の摩擦力増大に より流体収納室の圧力がシールリップに働 、ても、シールリップとバックアップリングの テ 面間に生ずる僅かなズレの発生を効果的に抑制することになる。したがって ックアップリングのテ 部の表面力 先端部の表面へと移る境界部 (バックァ ップリングの角部）に位置しているシールリップに、相当ミーゼス応力が極端に集中せ ず、シールリップにより確実な軸シールを維持しつつ、シールリップに発生する相当ミ ーゼス応力の軽減が図られ、シールリップの耐用期間を長期に延ばすことができるこ とになる。
[0011] 本発明の請求項 2に記載のシール装置は、回転軸を囲むように流体収納室側に延 出するバックアップリングを有し、少なくとも前記バックアップリングが先細り形状となつ ており、このバックアップリングにより支持されたシールリップのリップ先端部が回転軸 に対して当接可能となっているシール装置であって、前記バックアップリングは、その 固定部から連続して延びるテーパー部、そして先端部とを有してなり、少なくとも前記 テーパー部の表面から前記先端部の表面へと移る境界部には、曲率半径 (R— 1)の アール面が形成されているとともに、前記テーパー部の表面は、前記境界部の曲率 半径 (R— 1)より大きなほぼ一定の曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面であることを特 徴としている。
この特徴によれば、前記テーパー部の表面が、前記境界部の曲率半径 (R— 1)より 大きなほぼ一定の曲率半径 (R— 2)を持った先細りのテーパー面であることにより、こ の曲率半径 (R— 2)は、シールリップを保持するバックアップリングのテーパー面の面 積の増大に寄与し、流体収納室の圧力がシールリップに働いても、シールリップとバ ックアップリングのテーパー面間に生ずる僅かなズレの発生を効果的に抑制できるこ とになる。したがって、ノ ックアップリングのテーパー部の表面力 先端部の表面へと 移る境界部 (バックアップリングの角部）に位置しているシールリップに、相当ミーゼス 応力が極端に集中せず、シールリップにより確実な軸シールを維持しつつ、シールリ ップに発生する相当ミーゼス応力の軽減が図られ、シールリップの耐用期間を長期 に延ばすことができること〖こなる。
[0012] 本発明の請求項 3に記載のシール装置は、請求項 2に記載のシール装置であって 、前記バックアップリングは、その固定部力 連続して延びる延出部を有してなり、該 延出部の表面が前記回転軸と略平行な面となっており、前記延出部の表面力 テー パー部の表面へと移る境界部は、前記テーパー部の表面であるテーパー面の曲率 半径 (R— 2)以上の曲率半径をもったアール面であることを特徴として ヽる。 この特徴によれば、従来、ノ ックアップリングにおいて延出部の表面力もテーパー 部の表面へと移る境界部に、比較的曲率半径の小さな屈曲部が存在すると、流体収 納室の内部圧の変動によりシールリップがこの屈曲部でバックアップリングと乖離を 起こしやすくなり、シールリップとバックアップリングのテーパー面間に生ずる僅かなズ レを助長することになるが、上記構成によれば、前記延出部の表面力 テーパー部 の表面へと緩やかに移る境界部を形成できるため、極端な屈曲部が存在しないこと になり、シールリップとバックアップリングのテーパー面間に生ずる僅かなズレの発生 を効果的に抑制できることになる。
[0013] 本発明の請求項 4に記載のシール装置は、回転軸を囲むように流体収納室側に延 出するバックアップリングを有し、少なくとも前記バックアップリングが先細り形状となつ ており、このバックアップリングにより支持されたシールリップのリップ先端部が回転軸 に対して当接可能となっているシール装置であって、前記バックアップリングは、その 固定部から連続して延びるテーパー部、そして先端部とを有してなり、少なくとも前記 テーパー部の表面から前記先端部の表面へと移る境界部には、曲率半径 (R— 1)の アール面が形成されているとともに、前記テーパー部の表面は、前記境界部の曲率 半径 (R— 1)より大きな複数の異なる曲率半径の組み合わせ力 なる直線面の存在 しない凸曲面であることを特徴としている。
この特徴によれば、前記テーパー部の表面が、前記境界部の曲率半径 (R— 1)より 大きな複数の異なる曲率半径の組み合わせ力 なる直線面の存在しない先細りのテ 一パー面であることにより、流体収納室内の圧力分布に適するように曲線を種々変 更できることとなり、シールリップとバックアップリングのテーパー面間に生ずる僅かな ズレの発生を効果的に抑制できることになる。
[0014] 本発明の請求項 5に記載のシール装置は、請求項 1ないし 4のいずれかに記載の シール装置であって、前記バックアップリングの先端部には、回転軸とほぼ平行な内 端面が形成され、前記先端部の表面から前記内端面へと移る境界部には、前記曲 率半径 (R— 1)のアール面より小さい曲率半径 (R— 0)のアール面が形成されて!、る ことを特徴としている。
この特徴によれば、前記バックアップリングの先端部の内端面の角部でシールリツ プが傷つくことがない。
[0015] 本発明の請求項 6に記載のシール装置は、請求項 1ないし 5のいずれかに記載の シール装置であって、固定部力 連続して延びる延出部、テーパー部、そして先端 部とを有してなる前記バックアップリングにより支持される前記シールリップの内側面 力 少なくとも前記シールリップの成型時において、予め前記バックアップリングのテ 一パー部である凸曲面に合致する凹曲面として形成されていることを特徴としている この特徴によれば、前記シールリップが、前記バックアップリングのテーパー部であ る凸曲面のアール面に合致する凹曲面のアール面に予め形成されているため、シー ルリップ自体の素材強度と相俟ってシールリップとバックアップリングのテーパー面間 に生ずる僅かなズレの発生を効果的に抑制できることになる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の第 1実施の形態におけるシール装置の半断面図である。
[図 2]バックアップリングの斜視図である。
[図 3]バックアップリングの上半断面図である。
[図 4]バックアップリングによりもたらされる相当ミーゼス応力の測定 (試験 1)とシール リップの切れやすさを評価する実験 (試験 2)を示した図である。
[図 5]試験 1の結果を示した図である。
[図 6]試験 2の結果を示した図である。
[図 7]第 1実施の形態と比較例 3のノ ックアップリングを比較した図である。
[図 8]シールリップの構造を示した図である。
[図 9]第 2実施の形態のシール装置を示した図である。
[図 10]実開平 3— 41264号公報 (特許文献 1)に示すリップ型シール装置を示した図 である。
符号の説明
[0017] 1 シール装置
2 バックアップリング
3 シーノレリップ 4 シーノレリップ
5 シーノレリップ
6 ハウジング
7 嵌着部
7A シール部分
8 補強環
21 固定部
22 延出部
23 テーパー部
24 先端部
26 境界部
27 内端面
29 境界部
31 リップ先端部
32 凹曲面
50 回転軸
61 嵌合孔
発明を実施するための最良の形態
[0018] 本発明の実施例を以下に説明する。
実施例
[0019] 本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図 1は、本発明の第 1実施の 形態におけるシール装置の半断面図である。図 2は、バックアップリングの斜視図で ある。図 3は、バックアップリングの上半断面図である。図 4は、バックアップリングによ りもたらされる相当ミーゼス応力の測定 (試験 1)とシールリップの切れやすさを評価す る実験 (試験 2)を示した図である。図 5は、試験 1の結果を示した図である。図 6は、 試験 2の結果を示した図である。図 7は、第 1実施の形態と比較例 3のノ ックアツプリ ングを比較した図である。図 8は、シールリップの構造を示した図である。図 9は、第 2 実施の形態のシール装置を示した図である。図 10は、実開平 3— 41264号公報 (特 許文献 1)に示すリップ型シール装置を示した図である。
[0020] 図 1は、本発明に係わる第 1実施の形態のシール装置を示すものであって、軸に装 着されない状態の半断面図である。この図 1において、 1は、大気 Y側と流体収納室 X側の間に設置されるシール装置であり、このシール装置 1には、ハウジング 6の嵌合 孔 61に嵌着するゴム材製の嵌着部 7が設けられている。この嵌着部 7の外周面には 、凸部状のシール部分 7Aが形成されている。又、嵌着部 7には、補強環 8が埋設さ れており、この補強環 8によりハウジング 6との嵌着を強固にすると共に、嵌着部 7によ り第 2シールリップ 4、第 3シールリップ 5が保持されて 、る。
[0021] 又、この補強環 8を介してゴム材製のシールリップ 3が嵌着部 7から回転軸 50に向 かって傾斜した筒状に形成されている。このシールリップ 3のリップ先端部 31がシー ル機能面を成し、回転軸 50に最適に密接すると面圧を高めてシール能力を発揮す る。
[0022] シールリップ 3の嵌着部 7から流体収納室 X側には、シールリップ 3の面に沿ってほ ぼシールリップ 3と近似する形状のバックアップリング 2が設けられて!/、る。このバック アップリング 2は、シールリップ 3に被密封流体の圧力を受けても変形しな 、耐圧性を 有する厚さに形成されて 、る。
[0023] この第 1実施の形態のシール装置 1にあっては、回転軸を囲むように流体収納室 X 側に延出するノックアップリング 2は、少なくともバックアップリングの前方部分が図 1、 図 2に示されるように先細り形状となっており、このノ ックアップリング 2より支持された シールリップ 3のリップ先端部 31が回転軸 50に対して当接可能となっている。このシ ール装置 1のバックアップリング 2は、第 2シールリップ 4と補強環 8で支持されたゴム 材製のシールリップ 3とで挟まれることによってシール装置 1に固定される部分である 固定部 21を有している。
[0024] さらにバックアップリング 2は、この固定部 21から連続して延びる延出部 22、テーパ 一部 23、そして先端部 24とを有している。図 3には、ノックアップリング 2の上半断面 図が示されており、各部の表面が、順に固定部 21の表面 A、延出部 22の表面 B、テ 一パー部 23の表面 D、そして先端部 24の表面 Fとして示されている。そして少なくと も前記テーパー部 23の表面 D力も先端部 24の表面 Fへと移る第 1境界部 26の表面 には、曲率半径 (R— 1)のアール面 Eが形成されているとともに、前記延出部 22の表 面 B力もテーパー部 23の表面 Dへと移る第 2境界部 29の表面には、曲率半径 (R— 3)のアール面 Cが形成されている。この第 1実施の形態のシール装置にあっては、 特にテーパー部 23の表面 Dの全面力 第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半径 (R 一 1)より大きなほぼ一定の曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面力もなる先細りのテーパ 一面に形成されており、さらに前記延出部 22の表面 B力もテーパー部 23の表面 Dへ と移る第 2境界部 29の表面であるアール面 Cも、テーパー部 23の表面 Dの曲率半径 (R— 2)と同じ曲率半径 (R— 2)の凸曲面となっている。この場合、アール面 Cの曲率 半径 (R— 3)と、テーパー部 23の表面 Dの曲率半径 (R— 2)とが、同じ曲率半径とな つていると、アール面 Cとテーパー部 23の表面 Dとの加工が容易となり、また前記延 出部 22の表面 B力もテーパー部 23の表面 Dへ緩やかな曲面だけで移行できる。
[0025] ただし、本実施例に限ることなぐ第 1境界部 26の表面であるアール面 Eと連続して いるテーパー部 23の表面 Dの一部のみに、第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半径 (R— 1)より大きな曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面が形成されて ヽるだけでょ ヽ。 すなわち本発明にお 、ては、テーパー部 23の表面 Dにお 、て直線面の存在を出来 るだけ狭小なものとするだけで良いのであり、ノ ックアップリング 2のテーパー面にお ける少なくとも一部（全面でも可能）の膨らんだ丸み（曲率半径）が、シールリップ 3を 保持するバックアップリング 2のテーパー面の面積の増大に寄与すれば良いのであ る。
[0026] ここでテーパー部 23の表面 Dの一部のみに、第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半 径 (R— 1)より大きな曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面を形成する場合、アール面 E 寄りのテーパー部 23の表面 Dの一部に、アール面 Eの曲率半径 (R— 1)より大きな 曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面を形成する方力 この凸曲面の影響がアール面 E 近傍に及ぼされ易くなるため、より好適である。
[0027] さらに前記バックアップリング 2の先端部 24には、回転軸 50とほぼ平行な内端面 27 が形成されており、前記先端部 24の表面 Fから前記内端面 27へと移る部分には、第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半径 (R— 1)より小さ!/、曲率半径 (R— 0)のアール 面 F'が形成されている。なお、前記先端部 24に関して、先端部 24の表面 Fは、基本 的に回転軸 50に対して垂直に向く部分である力 ここに垂直の面を設けず、先端部 24の表面 Fが、曲率半径 (R— 1)のアール面 Eから曲率半径 (R— 0)のアール面 F， へと直接移行する曲面でも良い。少なくとも曲率半径 (R— 0)のアール面 F'の存在 により、前記バックアップリング 2の先端部 24の内端面に形成される角部でシールリツ プ 3が傷つくことがない。
[0028] 第 1実施の形態のシール装置にあっては、好適な例として、アール面 F'の曲率半 径 (R— 0)が 0. lmm、アール面 Eの曲率半径 (R— 1)が 0. 4mm、表面 Dの曲率半 径 (R— 2)が 3. Omm、アール面 Cの曲率半径 (R— 3)が 3. Ommとなっている。
[0029] また第 1実施の形態のシール装置にあっては、ノ ックアップリング 2は、その固定部 21から連続して延びる延出部 22の表面 Bが前記回転軸 50と略平行な面となってお り、前記延出部 22の表面 B力もテーパー部 23の表面 Dへと移る第 2境界部 29の表 面であるアール面 Cは、テーパー部 23の表面 Dの曲率半径 (R— 2)よりも大き!/ヽ曲 率半径 (R— 3)のアール面としてもよい。さらに、固定部 21の形状は任意であり、また 延出部 22の表面 Bが前記回転軸 50と略平行な面である必要がないはばかりか、固 定部 21と延出部 22とを格別区別する必要もない。
[0030] 一般に前述したように、大きな被密封流体圧がゴム材製のシールリップ 3の外周に 加わった場合、シールリップ 3が回転軸 50の軸方向へ押され、バックアップリング 2の テーパー面が回転軸方向へ折り返される角部（アール面 Eの近傍）と、シールリップ 3 のシール内面との間に過大な応力が発生し、アール面 Eの近傍に位置するシールリ ップ 3に相当ミーゼス応力が加わることになる。そこで図 4に示されるように、第 1実施 の形態のシール装置 (本発明品）のバックアップリング 2によりもたらされる相当ミーゼ ス応力と、比較例 1、 2、 3の構造の異なるノ ックアップリングを用いた場合にもたらさ れる相当ミーゼス応力の測定 (試験 1)と、温度条件を変更するとともに圧力変動を与 えてシールリップの切れやすさを評価する実験 (試験 2)を行った。
[0031] ここで（1)バックアップリングの比較例 1にお 、ては、アール面 C1がほぼアールの 存在しない角であり、表面 D1がほぼアールの存在しない平面。（2)バックアップリン グの比較例 2においては、アール面 C2が曲率半径 1. 5mmであり、表面 D2がほぼ アールの存在しない平面。（3)バックアップリングの比較例 3においては、アール面 C 3が曲率半径 1. Ommであり、表面 D3がほぼアールの存在しない平面になっている
[0032] 試験 1の試験条件として、油温を 200°Cと定め、被密封流体圧力として 8MPaの圧 力をかけることとし、各バックアップリング形状によるリップ先端最大相当ミーゼス応力 を、 FEM解析結果として出力した。
[0033] 試験 2の試験条件として、油温を 220°Cと定め、圧力変動幅を 2MPaとし、 6MPaと 8MPaの圧力を交互にかけることとし、この脈動回数を 2400回とした。更に軸の偏心 として軸偏心を 0. 3mmとし、各バックアップリング形状によるのシールリップの切れ やすさを評価した。
[0034] 試験 1の結果として、図 5に示されるように、比較例 1にあってはリップ先端最大相当 ミーゼス応力が 15. 2MPa、比較例 2にあってはリップ先端最大相当ミーゼス応力が 13. 3MPa、比較例 3にあってはリップ先端最大相当ミーゼス応力が 8. 3MPaであり 、第 1実施の形態のシール装置 (本発明品）にあってはリップ先端最大相当ミーゼス 応力が 7. 9MPaであった。更に図 6に示されるように、緊迫力（N)についての測定で も第 1実施の形態のシール装置 (本発明品）のもの力 約 184Nと、他の比較例のも のより低ぐ発熱に対して強いことが確認された。
[0035] 試験 2の結果では、他の比較例 1, 2, 3のシールリップに全て切れが発生した後も、 第 1実施の形態のシール装置 (本発明品）のシールリップに切れが発生せず、シール リップに発生する相当ミーゼス応力の軽減が図られていることが明らかになった。
[0036] ここで図 7に基づき、第 1実施の形態のシール装置のバックアップリングと、これに比 較的近似して 、る比較例 3のバックアップリングとを比較する。一般に流体収納室 X 側の圧力がシールリップ 3に作用すると、リップ先端部が回転軸に対して圧接されると 同時に、シールリップ 3からの押圧力がバックアップリング 2に伝わることになる。そし て特に、シールリップ 3は、ノックアップリング 2のテーパー部の表面力 先端部の表 面へと移る境界部 (バックアップリングの角部）に強力に当接され、ここに極めて大き な相当ミーゼス応力が集中する傾向にある。
[0037] 図 7によれば、比較例 3のバックアップリング 2のテーパー部である表面 D3は直線 面として形成されている。さらに固定部力 連続して延びる直線面である延出部の表 面 B3と、直線面であるテ 部の表面 D3との境界部には、アール面 C3が形成さ れて 、る。これに対して第 1実施の形態のシール装置で利用されるバックアップリング 2は、テ 部の表面 Dの全面部（または一部）に、比較的大きな曲率半径を持つ 直線面ではな 、面が形成されて 、る。
[0038] 上記比較試験の結果力もも明らかなように、第 1実施の形態のシール装置で利用さ れるバックアップリング 2のテーパー面における少なくとも一部（全面でも可能）の膨ら んだ丸み（曲率半径）は、シールリップ 3を保持するバックアップリング 2のテーパー面 の面積の増大に寄与しており、流体収納室 Xの圧力がシールリップ 3に働いても、こ の増大した接触面の摩擦力によりシールリップ 3とバックアップリング 2のテ 面 間に生ずる僅かなズレの発生を効果的に抑制されることになるのである。したがって ックアップリングのテ 部の表面力も先端部の表面へと移る第 1境界部 26の アール面 Eに位置しているシールリップに、相当ミーゼス応力が極端に集中せず、シ ールリップ 3により確実な軸シールを維持しつつ、シールリップ 3に発生する相当ミー ゼス応力の軽減が図られ、シールリップの耐用期間を従来品に比較して長期に延ば すことができること〖こなるのである。
[0039] 特に、この第 1実施の形態のシール装置にあっては、テ 部 23の表面 Dの全 面力 第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半径 (R— 1)より大きなほぼ一定の曲率半 径 (R— 2)を持った凸曲面力もなる先細りのテ 面に形成されており、さらに前 記延出部 22の表面 B力もテーパー部 23の表面 Dへと移る第 2境界部 29の表面であ るアール面 Cも曲率半径 (R— 2)の凸曲面となっている。この場合、アール面 Cの曲 率半径 (R— 3)とテーパー部 23の表面 Dの曲率半径 (R— 2)とは同じ曲率半径とな つている。
[0040] このようにアール面 Cの曲率半径 (R— 3)とテーパー部 23の表面 Dの曲率半径 (R 一 2)とを同じ曲率半径にすれば、 ックアップリング 2の製造が容易になる力 これに 限らず、テ 部の表面であるテ 面の曲率半径 (R— 2)以上の曲率半径 ( R— 3)をもったアール面 Cとすることもできる。
[0041] 特に比較例 3のバックアップリング 2などにあっては、固定部から連続して延びる直 線面である延出部の表面 B3と、直線面であるテ 部の表面 D3との境界部には 、アール面 C3が比較的目立つ屈曲部として表れる。このように比較的曲率半径の小 さな屈曲部が存在すると、流体収納室の内部圧の変動によりシールリップ 3がこの屈 曲部でバックアップリング 2と乖離を起こしやすくなり、シールリップ 3とバックアップリン グ 2のテーパー面間に生ずる僅かなズレを助長することになる。し力し第 1実施の形 態のシール装置にあっては、テーパー部の表面 Dは既に所定の曲率半径で延びて きており、テーパー部の表面 D力 前記延出部の表面 Bへと緩やかに移る境界部と なるため、極端な屈曲部が存在しないことになり、シールリップ 3とバックアップリング 2 のテーパー面間に生ずる僅かなズレの発生を効果的に抑制できることになる。
[0042] 図 8には、シールリップ 3の構造が示されており、固定部力 連続して延びる延出部 、テーパー部、そしてリップ先端部 31とを有してなる前記バックアップリング 2により支 持される前記シールリップ 3の内側面力 少なくとも前記シールリップ 3の成型時にお いて、予め前記バックアップリング 2のテーパー部の表面 Dである凸曲面に合致する 凹曲面 32として形成されている。このように、シールリップ 3が、前記バックアップリン グ 2のテーパー部である凸曲面の表面 Dに合致する凹曲面 32に予め形成されてい ると、シールリップ 3の凹曲面 32とテーパー部である凸曲面の表面 Dとが平常圧状態 においても合致しており、さらにこのシールリップ 3は、従来のシールリップの内側面 が直線面を有するものより変形し難ぐシールリップ 3自体の素材強度と相俟ってシー ルリップ 3とバックアップリング 2のテーパー面間に生ずる僅かなズレの発生を効果的 に抑制できることになる。
[0043] 図 9には、第 2実施の形態のシール装置が示されており、第 1実施の形態のシール 装置と相違する点は、第 1実施の形態のシール装置が、特にテーパー部 23の表面 Dの全面力 第 1境界部 26のアール面 Eの曲率半径 (R— 1)より大きなほぼ一定の 曲率半径 (R— 2)を持った凸曲面力もなる先細りのテーパー面に形成されているの に対して、第 2実施の形態のシール装置力 テーパー部 23の表面 Dが、前記第 1境 界部の曲率半径 (R— 1)より大きな曲率半径を持ち、かつ曲率半径がそれぞれ異な る面 Dl、 D2、 D3 ' ·からなつており、このテーパー部 23の表面 Dがそれぞれ異なる 曲率半径の組み合わせ力もなる直線面の存在しない先細りのテーパー面になってい る点であり、流体収納室内の圧力分布に適するように曲率半径がそれぞれ異なる面 Dl、 D2、 D3を組み合わせて、テーパー部 23の表面 Dの曲線を種々変更できるた め、シールリップとバックアップリングのテーパー面間に生ずる僅かなズレの発生を効 果的に抑制できることになる。
[0044] また、（D1の曲率半径） > (D2の曲率半径） > (D3の曲率半径)のように第 1境界 部 26のアール面 E力 次第に曲率半径が大きくなるようにすると、テーパー部の表面 D力 前記延出部の表面 Bへと緩やかに移る境界部となるため、極端な屈曲部が存 在し難くなる。
[0045] 以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例 に限られるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追力卩がぁ つても本発明に含まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 回転軸を囲むように流体収納室側に延出するバックアップリングを有し、少なくとも 前記バックアップリングが先細り形状となっており、このノックアップリングにより支持さ れたシールリップのリップ先端部が回転軸に対して当接可能となっているシール装置 であって、前記バックアップリングは、その固定部力 連続して延びるテーパー部、そ して先端部とを有してなり、少なくとも前記テーパー部の表面力 前記先端部の表面 へと移る境界部には、曲率半径 (R— 1)のアール面が形成されているとともに、前記 境界部であるアール面に接して!/、るテーパー部の表面の一部が、前記境界部の曲 率半径 (R— 1)より大きな曲率半径を持つ凸曲面であることを特徴とするシール装置
[2] 回転軸を囲むように流体収納室側に延出するバックアップリングを有し、少なくとも 前記バックアップリングが先細り形状となっており、このノックアップリングにより支持さ れたシールリップのリップ先端部が回転軸に対して当接可能となっているシール装置 であって、前記バックアップリングは、その固定部力 連続して延びるテーパー部、そ して先端部とを有してなり、少なくとも前記テーパー部の表面力 前記先端部の表面 へと移る境界部には、曲率半径 (R— 1)のアール面が形成されているとともに、前記 テーパー部の表面は、前記境界部の曲率半径 (R— 1)より大きなほぼ一定の曲率半 径 (R— 2)を持った凸曲面であることを特徴とするシール装置。
[3] 前記バックアップリングは、その固定部力も連続して延びる延出部を有してなり、該 延出部の表面が前記回転軸と略平行な面となっており、前記延出部の表面力 テー パー部の表面へと移る境界部は、前記テーパー部の表面であるテーパー面の曲率 半径 (R— 2)以上の曲率半径をもったアール面であることを特徴とする請求項 2に記 載のシール装置。
[4] 回転軸を囲むように流体収納室側に延出するバックアップリングを有し、少なくとも 前記バックアップリングが先細り形状となっており、このノックアップリングにより支持さ れたシールリップのリップ先端部が回転軸に対して当接可能となっているシール装置 であって、前記バックアップリングは、その固定部力 連続して延びるテーパー部、そ して先端部とを有してなり、少なくとも前記テーパー部の表面力 前記先端部の表面 へと移る境界部には、曲率半径 (R— 1)のアール面が形成されているとともに、前記 テーパー部の表面は、前記境界部の曲率半径 (R— 1)より大きな複数の異なる曲率 半径の組み合わせ力もなる直線面の存在しない凸曲面であることを特徴とするシー ル装置。
[5] 前記バックアップリングの先端部には、回転軸とほぼ平行な内端面が形成され、前 記先端部の表面から前記内端面へと移る境界部には、前記曲率半径 (R— 1)のァー ル面より小さ ヽ曲率半径 (R— 0)のアール面が形成されて ヽることを特徴とする請求 項 1な!、し 4の!、ずれかに記載のシール装置。
[6] 固定部力 連続して延びる延出部、テーパー部、そして先端部とを有してなる前記 ノ ックアップリングにより支持される前記シールリップの内側面力 S、少なくとも前記シー ルリップの成型時において、予め前記バックアップリングのテーパー部である凸曲面 に合致する凹曲面として形成されて 、ることを特徴とする請求項 1な 、し 5の 、ずれ かに記載のシール装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169725A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Jfe Steel Corp 水圧試験機での耐高圧用のパッキンバックアップリング

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007008740U1 (de) * 2007-06-20 2007-08-23 Vr Dichtungen Gmbh Radialwellendichtung und Radialwellendichtungssystem
US8544850B2 (en) * 2009-03-23 2013-10-01 Bal Seal Engineering, Inc. Seal assemblies for movable and static shafts
JP4651744B1 (ja) * 2010-03-26 2011-03-16 三菱電線工業株式会社 回転軸シール
DE102011005485A1 (de) 2011-03-14 2012-09-20 Robert Bosch Gmbh Ventileinrichtung zum Schalten oder Zumessen eines Fluids
US20120241648A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Heat lip seal for cryogenic processing
CN103238012B (zh) * 2011-03-31 2016-01-20 伊格尔工业股份有限公司 密封装置和密封结构
KR101601580B1 (ko) * 2012-01-19 2016-03-08 플로우서브 매니지먼트 컴퍼니 고온, 고압 적용을 위한 정지 실
WO2014119204A1 (ja) * 2013-01-29 2014-08-07 イーグル工業株式会社 密封装置
WO2014153414A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation System, method and apparatus for lip seal assembly
JP6008249B2 (ja) 2013-07-04 2016-10-19 住友電装株式会社 グロメット
JP6298356B2 (ja) * 2014-05-15 2018-03-20 住友ゴム工業株式会社 タイヤのシミュレーション方法
JP5657824B1 (ja) * 2014-05-20 2015-01-21 三菱電線工業株式会社 軸シール
WO2016069870A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-06 Graco Minnesota Inc. Bellows fluid seal
US20170122055A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-04 Freudenberg Oil & Gas, Llc Unitized lip seal for wash pipe stuffing box sealing system
KR102532940B1 (ko) * 2018-10-29 2023-05-15 엔오케이 가부시키가이샤 밀봉 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01166862U (ja) * 1988-04-28 1989-11-22
JPH0341264A (ja) 1989-05-23 1991-02-21 Cie Saint Gobain Pont A Mousson 密封パッキン、該パッキンを受けるために使用される嵌合部及びこのようにして製造される密封継手
JP3346743B2 (ja) 1998-11-24 2002-11-18 三菱電線工業株式会社 回転軸シール
JP2003120823A (ja) * 2001-10-19 2003-04-23 Eagle Ind Co Ltd シール装置
JP2003120821A (ja) 2001-10-19 2003-04-23 Eagle Ind Co Ltd シール装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01166862A (ja) 1987-12-21 1989-06-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 双ロール式連鋳機のロール鋳型
US5050895A (en) * 1989-04-04 1991-09-24 Flow International Corporation High pressure dynamic seal
JPH0341264U (ja) 1989-08-31 1991-04-19
DE19624611A1 (de) * 1996-06-20 1998-01-02 Freudenberg Carl Fa Vorrichtung zur Abdichtung eines Ringspalts zwischen einem Gehäuse und einer Welle
JP3732921B2 (ja) * 1997-05-30 2006-01-11 日本分光株式会社 分光測定器用のパージ装置
JP2000110947A (ja) * 1998-10-02 2000-04-18 Toyota Autom Loom Works Ltd 圧縮機の軸封装置
US6367811B1 (en) * 1998-11-24 2002-04-09 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Rotation shaft seal
JP2001074143A (ja) 1999-09-03 2001-03-23 Eagle Ind Co Ltd リップ型シール
JP4648514B2 (ja) * 2000-05-02 2011-03-09 イーグル工業株式会社 リップ型シール
JP2003097723A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Mitsubishi Cable Ind Ltd 回転軸シール
JP2004156702A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Toyota Industries Corp 軸封装置
JP4330872B2 (ja) 2002-11-29 2009-09-16 イーグル工業株式会社 シール装置
WO2004090391A1 (ja) * 2003-04-07 2004-10-21 Eagle Industry Co., Ltd. リップ型シール
JP4601942B2 (ja) * 2003-11-20 2010-12-22 イーグル工業株式会社 シール装置
JP2005201336A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Toyota Industries Corp 軸封装置及び圧縮機
JP2007077937A (ja) 2005-09-15 2007-03-29 Sanden Corp 圧縮機
JP5100128B2 (ja) * 2007-01-15 2012-12-19 三菱電線工業株式会社 回転軸シール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01166862U (ja) * 1988-04-28 1989-11-22
JPH0341264A (ja) 1989-05-23 1991-02-21 Cie Saint Gobain Pont A Mousson 密封パッキン、該パッキンを受けるために使用される嵌合部及びこのようにして製造される密封継手
JP3346743B2 (ja) 1998-11-24 2002-11-18 三菱電線工業株式会社 回転軸シール
JP2003120823A (ja) * 2001-10-19 2003-04-23 Eagle Ind Co Ltd シール装置
JP2003120821A (ja) 2001-10-19 2003-04-23 Eagle Ind Co Ltd シール装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1992848A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169725A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Jfe Steel Corp 水圧試験機での耐高圧用のパッキンバックアップリング

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