WO2019181671A1 - メカニカルシール - Google Patents

メカニカルシール Download PDF

Info

Publication number
WO2019181671A1
WO2019181671A1 PCT/JP2019/010146 JP2019010146W WO2019181671A1 WO 2019181671 A1 WO2019181671 A1 WO 2019181671A1 JP 2019010146 W JP2019010146 W JP 2019010146W WO 2019181671 A1 WO2019181671 A1 WO 2019181671A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mechanical seal
fixed
rotary shaft
housing
rotating shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/010146
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
忠弘 木村
康浩 池田
雅光 真田
壮敏 板谷
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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 イーグル工業株式会社 filed Critical イーグル工業株式会社
Priority to JP2020508257A priority Critical patent/JP7214716B2/ja
Priority to CN201980015697.0A priority patent/CN111788419B/zh
Priority to US16/976,018 priority patent/US11402023B2/en
Priority to EP19771215.1A priority patent/EP3770471A4/en
Publication of WO2019181671A1 publication Critical patent/WO2019181671A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals
    • 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
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal that seals a rotating shaft.
  • a space between a housing and a rotating shaft is sealed to prevent a sealed fluid sealed inside a housing such as a water pump for an automobile or a motor reducer from leaking to the atmosphere side.
  • Mechanical seals are known.
  • a mechanical seal provided on a rotating shaft of an automotive water pump disclosed in Patent Document 1 biases a sealing ring fixed to a housing by a biasing unit with respect to a mating ring fixed to the rotating shaft.
  • the space between the housing and the rotating shaft is sealed by bringing the sliding surfaces of the mating ring and the seal ring into sliding contact with each other.
  • the rotating shaft is made of metal, and is rotatably supported with respect to the inner periphery of the housing via a ball bearing that is externally fitted to the outer periphery of the rotating shaft while being inserted into the housing.
  • a harness drawn from a plus terminal of an electromagnetic coil constituting an electromagnetic clutch that connects and disconnects a rotational force transmitted to a rotating shaft is connected to a positive electrode of a battery, and a minus terminal
  • the harness pulled out from is grounded to the housing.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a mechanical seal capable of preventing charge accumulation on a rotating shaft.
  • the mechanical seal of the present invention is A fixed sealing element held at the inner periphery of the housing of the mounted device and having at least a fixed sealing ring;
  • An energizing element is provided between the fixed sealing element and the rotary shaft or the rotary shaft member fixed to the rotary shaft.
  • the said electricity supply element is fixed to the said fixed sealing element, and can supply with electricity with respect to the said rotating shaft.
  • the energizing element is provided in the fixed sealing element that does not rotate with the rotating shaft, the energizing element has high structural stability, and the energized state of the rotating shaft is easily maintained.
  • the energization element is fixed to the fixed sealing element and can energize the rotating shaft member. According to this, since the material and surface shape of the rotating shaft member can be selected and designed so as to be suitable for the energization element, the energization state is easily maintained.
  • the said rotating shaft member has a holding part holding the said rotation sealing ring, It is characterized by the above-mentioned.
  • the energization element can be incorporated into the mechanical seal to form a unit, and the distance between the fixed sealing element provided with the energization element and the rotary shaft member is kept constant, so that energization is ensured. Can do.
  • the fixed sealing element is an annular holder that is attached to the inner periphery of the housing, holds the fixed sealing ring, and has conductivity. According to this, it is possible to position the energization element simply by attaching the holder to the inner periphery of the housing, and to release the electric charge charged to the rotating shaft through the energization element and the holder to the housing.
  • the fixed sealing ring has conductivity. According to this, since it becomes difficult to charge the fixed sealing ring, the charge charged to the rotating shaft through the energizing element and the fixed sealing element is easily released to the housing.
  • a plurality of the energization elements are arranged in the circumferential direction. According to this, the electric charge charged to the rotating shaft through one of the energization elements with respect to the inclination of the rotating shaft can be released to the housing, and a low torque mechanical seal can be obtained.
  • the said electricity supply element contacts along the axial direction of the said rotating shaft or the said rotating shaft member in the state which bent the free end part. According to this, it is easy to maintain the contact state of the free end portion of the energization element even when the rotation shaft rotates in both directions.
  • the conductor is biased toward the rotating shaft by a biasing means having conductivity. According to this, it is easy to maintain the contact state of the current-carrying element against vibration due to disturbance or the like.
  • the said electricity supply element is comprised from the thin plate in which those plate surfaces were arranged in parallel along the circumferential direction. According to this, a wide contact area between the thin plate and the rotary shaft or the rotary shaft member can be secured.
  • the said electricity supply element is comprised from the magnet and the magnetic fluid. According to this, the contact resistance can be reduced.
  • the energizing element is a discharge needle whose free end is non-contact. According to this, since the free end portion of the energization element is always in a non-contact state, wear due to physical contact of the energization element does not occur.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a structure of a mechanical seal in Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an installation position of energization elements in the mechanical seal of Example 1. It is an expanded sectional view which shows the structure of the mechanical seal in Example 2 of this invention. It is a figure which shows the installation position of the electricity supply element in the mechanical seal of Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an installation position of an energization element in a mechanical seal of Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an installation position of energization elements in the mechanical seal of Example 4. It is an expanded sectional view which shows the structure of the mechanical seal in Example 5 of this invention. It is a figure which shows the installation position of the electricity supply element in the mechanical seal of Example 5.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an installation position of energization elements in the mechanical seal of Example 4. It is an expanded sectional view which shows the structure of the mechanical seal in Example 5 of this invention. It is a figure which shows the installation position of the electricity supply element in the mechanical seal of Example 5.
  • the motor M includes a rotating shaft 2 made of a conductive material such as stainless steel, a rotor 30 fixed to the rotating shaft 2, and a radially spaced outer periphery of the rotor 30.
  • An annular stator 40 is provided, and a housing 50 that supports the rotary shaft 2 and accommodates the rotor 30 and the stator 40 therein.
  • the stator 40 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 50 by fixing means 60, and the rotor 30 is pivotally supported on the inner diameter side of the stator 40 via a pair of ball bearings 70.
  • the rotor 30 is an electromagnet formed by winding a coil, and the stator 40 is a permanent magnet, and a magnetic force is generated by energizing a coil constituting the rotor 30 from a power source (not shown).
  • the rotary shaft 2 fixed to 30 rotates together.
  • the housing 50 of the motor M is grounded to the vehicle body of the electric vehicle.
  • one end portion of the rotating shaft 2 of the motor M extends into the housing 80 of a reduction gear R (attached device) provided adjacently, and a gear unit G is attached.
  • the gear unit G is configured to obtain a torque proportional to the reduction ratio by reducing the rotational speed of the rotary shaft 2 and outputting it to the axle 90 that is connected and driven.
  • oil sealed fluid
  • gear unit G is stored in the housing 80 of the speed reducer R.
  • the housing 50 of the motor M and the housing 80 of the reduction gear R are made of a conductive material such as iron, and the opening 50a of the housing 50 and the opening 80a of the housing 80 face each other with the rotating shaft 2 inserted. Thus, the inside is sealed by being welded and fixed together.
  • the housing 80 of the reduction gear R connected to the housing 50 of the motor M may be grounded to the vehicle body of the electric vehicle.
  • the mechanical seal 1 of the present embodiment is attached to the outer periphery of the rotary shaft 2 and divides the space S2 in the housing 80 of the reduction gear R and the space S1 in the housing 50 of the motor M in a hermetically sealed state.
  • the rotating shaft 2 is supported by a ball bearing 71 provided adjacent to the mechanical seal 1 inside the housing 80 of the reduction gear R and a pair of ball bearings 70, 70 disposed on the stator 40. The inclination of the rotating shaft 2 with respect to the housing 50 and the housing 80 of the reduction gear R is suppressed.
  • the mechanical seal 1 includes a sliding contact surface 11 a of a seal ring 11 as a fixed sealing ring constituting the fixed sealing element 10 and a mating ring as a rotary sealing ring constituting the rotary sealing element 20.
  • a seal portion is formed between the slidable contact surfaces 11a and 21a by relative rotation with the slidable contact surface 21a abutted against the motor M located on the atmosphere side from the space S2 in the housing 80 of the speed reducer R. The oil to be leaked toward the space S1 in the housing 50 is sealed.
  • the seal ring 11 of this embodiment is made of conductive carbon
  • the mating ring 21 is made of SiC
  • the sliding material which forms the seal ring 11 and the mating ring 21 is applicable as long as it is used as a sliding material for a mechanical seal.
  • SiC a sintered body using boron, aluminum, carbon or the like as a sintering aid
  • SiC a sintered body using boron, aluminum, carbon or the like as a sintering aid
  • SiC a material composed of two or more phases having different components and compositions, for example, SiC, SiC in which graphite particles are dispersed
  • There are reactive sintered SiC, SiC-TiC, SiC-TiN, and the like composed of Si and Si, and as carbon, resin-molded carbon, sintered carbon, etc. can be used as well as carbon mixed with carbonaceous and graphite.
  • the rotary sealing element 20 includes an annular rotary seal ring holder 22 as a holder having a sleeve portion 22 a as a rotary shaft member that is liquid-tightly attached to the outer periphery of the rotary shaft 2, and a rotary seal.
  • An annular ring provided in a state of being rotatable integrally with the rotary shaft 2 via a cup gasket 23 having a substantially L-shaped cross section that is fixed to a U-shaped holding portion 22b having an orthogonal cross-sectional view of the ring holder 22 And the cup gasket 23 is clamped between the holding portion 22b of the rotating seal ring holder 22 and the mating ring 21, thereby holding the holding portion 22b of the rotating seal ring holder 22. And oil leakage between the mating ring 21 are prevented.
  • the cup gasket 23 is made of an elastic body, the material is not limited to rubber but may be resin or the like.
  • the rotary seal ring holder 22 has the sleeve portion 22a and the holding portion 22b integrally formed. However, the rotary seal ring holder 22 needs to function as both the sleeve portion 22a and the hold portion 22b. There may be no separate body.
  • the mating ring 21 has a notch-shaped insertion portion 21b formed on the outer peripheral side.
  • the insertion plate 21b constitutes an outer diameter portion of the holding portion 22b of the rotary seal ring holder 22 and extends in the axial direction to the atmosphere side. By inserting 22c, it can rotate integrally with the rotating shaft 2.
  • the fixed sealing element 10 includes an annular sealing ring 11 and an annular fixing as a holder that is liquid-tightly attached to the inner periphery of the housing 50 of the motor M and the housing 80 of the reduction gear R.
  • the seal ring 11 is mainly composed of a sealing ring holder 12.
  • the sealing ring 11 is a mating ring via an annular retainer 14 by a biasing means 13 which is an annular push spring held in the fixed seal ring holder 12. 21 is biased in the axial direction.
  • the seal ring 11 is prevented from rotating with respect to the holder 12.
  • the fixed sealing ring holder 12 includes an annular base portion 12a extending in the radial direction by pressing a conductive metal plate, a first cylindrical portion 12b extending in the axial direction from the outer diameter portion of the base portion 12a to the oil side, and a base portion A step-shaped second cylindrical portion 12c extending in the axial direction from the inner diameter portion of 12a to the oil side is formed in a U-shaped annular shape in which the cross-sectional viewing angle portions are orthogonal to each other.
  • first cylindrical portion 12b is sandwiched in the axial direction in a state of being inserted into the recesses formed in the opening 50a of the housing 50 of the motor M and the opening 80a of the housing 80 of the speed reducer R, and thus fixed.
  • the seal ring holder 12 is in reliable contact with the housing 50 of the motor M and the housing 80 of the reduction gear R.
  • the second cylindrical portion 12c includes a base side cylindrical portion 12e extending orthogonally to the base portion 12a and extending in the axial direction, a side plate portion 12f extending orthogonally to the base side cylindrical portion 12e and extending in the inner diameter direction, and the side plate portion 12f.
  • the end plate side cylindrical portion 12g extends orthogonally and extends in the axial direction, and the end plate portion 12h extends in the outer diameter direction while being inclined to the end plate side cylindrical portion 12g.
  • the second cylindrical portion 12c is formed with an annular groove 12k that is recessed toward the inner diameter side by the side plate portion 12f, the end plate side cylindrical portion 12g, and the end plate portion 12h, and is fitted over the annular groove 12k.
  • annular step portion 12m exposed to the atmosphere side is formed on the inner peripheral side of the second cylindrical portion 12c (that is, the rotating shaft 2 side), and this annular step portion 12m is a sleeve of the rotary seal ring holder 22.
  • the positional relationship overlaps with the portion 22a in the axial direction.
  • a fixed end portion 16a of a brush member 16 as a conductive element having conductivity is fixed to the inner diameter portion of the base portion 12a on the atmosphere side of the fixed seal ring holder 12, and the brush member 16 rotates the free end portion 16b.
  • the contact is made in a state of being bent along the axial direction of the shaft 2.
  • the brush member 16 is composed of a low-rigidity metal wire. Further, as shown in FIG. 3, the brush member 16 is configured to have a small size in the circumferential direction (that is, the width direction), and is equally arranged in the circumferential direction of the rotating shaft 2.
  • the brush member 16 is provided between the fixed sealing ring holder 12 constituting the fixed sealing element 10 and the rotating shaft 2, whereby the electric charge charged on the rotating shaft 2 is transferred to the brush member 16 and the fixed sealing ring holder. 12. Since it can escape through the grounding path in the order of the housing 50 of the motor M, it is possible to prevent charge accumulation on the rotating shaft 2. Further, since the brush member 16 is fixed to the fixed sealing ring holder 12 that does not rotate together with the rotating shaft 2, the brush member 16 is hardly affected by centrifugal force and the like, and the structural stability can be improved. 2 is easily maintained.
  • the brush member 16 can be positioned with respect to the rotary shaft 2 and the grounding path can be established only by attaching the fixed sealing ring holder 12 to the inner periphery of the housing 50 of the motor M and the housing 80 of the reduction gear R. Further, since the fixed seal ring holder 12 has electric conductivity, the charge charged to the rotating shaft 2 can be stably released to the housing 50 of the motor M through the fixed seal ring holder 12 after passing through the brush member 16. .
  • seal ring 11 held by the fixed seal ring holder 12 is conductive, it is difficult for the seal ring 11 to be charged, and the charge charged to the rotary shaft 2 is easily released through the grounding path. 2 is difficult to accumulate electric charges.
  • the brush member 16 is provided in a plurality of locations in the circumferential direction of the rotation shaft 2, the rotation shaft 2 is charged through a grounding path connected to any one of the brush members 16 with respect to the inclination of the rotation shaft 2.
  • a low-torque mechanical seal can be obtained by allowing the charge to escape and reducing the contact area with the rotating shaft 2.
  • the brush member 16 is made of a low-rigidity metal wire and has a small size in the circumferential direction (that is, the width direction), the pressing force against the rotating shaft 2 can be reduced, and a low-torque mechanical seal. Is obtained.
  • the brush member 16 contacts along the axial direction of the rotary shaft 2 with the free end portion 16b being bent, the brush member 16 is also capable of rotating in both directions of the rotary shaft 2 (that is, forward rotation and reverse rotation). It is easy to maintain the contact state of the free end 16b of the brush member 16. Furthermore, since it becomes easy to follow the movement and inclination of the rotating shaft 2 in the axial direction, the energized state of the rotating shaft 2 is easily maintained.
  • the brush member 16 can be provided with an energizing function by being fixed to the fixed sealing ring holder 12 that constitutes the fixed sealing element 10 of the mechanical seal 1, it is like a motor and a reduction gear of a conventional electric vehicle.
  • it is not necessary to provide a separate earth chamber and bring a current-carrying element such as a carbon brush into contact with the axle 90, thereby saving space and cost.
  • the brush member 16 is provided in the mechanical seal 1 adjacent to the ball bearing (particularly, the oil-side ball bearing 71), the ball bearing 71 is present near the brush member 16, so that electric energy in the ball bearing 71 is reduced. It is easy to suppress the occurrence of instantaneous bursts. Furthermore, since the ball bearing 71 is disposed nearby, the positioning accuracy of the brush member 16 with respect to the rotating shaft 2 is good.
  • the fixed end portion 16a of the brush member 16 is not limited to the one fixed to the base portion 12a of the fixed sealing ring holder 12, but for example, an annular step portion 12m (base side) formed on the inner peripheral side of the fixed sealing ring holder 12 It may be fixed to the cylindrical portion 12e), and in this case, the free end portion 16b may be brought into contact with the rotary shaft 2 or the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member.
  • the inner diameter portion of the base portion 12a of the fixed seal ring holder 12 and the annular step portion 12m of the second cylindrical portion 12c are located on the inner diameter side of the through hole through which the rotary shaft 2 of the housing 50, 80 is inserted, that is, through. It is located closer to the rotating shaft 2 than the inner periphery of the hole. Therefore, the brush member 16 can be configured to be small in the radial direction by arranging the brush member 16 in these portions.
  • Example 2 The mechanical seal 101 in Example 2 will be described.
  • a carbon brush 116 having conductivity as a conductor and a current-carrying element is used as a current-carrying element on the base-side cylindrical portion 12e of the annular step 12m of the fixed sealing ring holder 12.
  • the carbon brush 116 is pressed against the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member by being provided in a state of being biased in the inner diameter direction by the biasing means 117 which is a push spring having a conductive property.
  • the carbon brush 116 and the urging means 117 are provided between the fixed seal ring holder 12 constituting the fixed seal element 10 and the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member. Since the charge charged on the rotary shaft 2 can be released through the grounding path in this order, the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22, the carbon brush 116, the urging means 117, the fixed seal ring holder 12, and the housing 50 of the motor M. Charge accumulation on the shaft 2 can be prevented.
  • one carbon brush 116 and urging means 117 may be provided in the circumferential direction of the sleeve portion 22a (rotating shaft 2). Note that a plurality of carbon brushes 116 and urging means 117 may be installed in the circumferential direction of the sleeve portion 22a.
  • the carbon brush 116 as the energization element can be selected and designed so that the material and surface shape of the sleeve portion 22a are suitable for the energization element by contacting the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 and energizing. The state is easy to be maintained. Further, the carbon brush 116 and the urging means 117 can be incorporated into the mechanical seal 101 to form a unit, and the distance between the fixed seal ring holder 12 provided with the carbon brush 116 and the urging means 117 and the sleeve portion 22a is increased. Since it is held constant, it can be energized reliably.
  • the base side cylindrical portion 12 e of the annular step portion 12 m of the fixed seal ring holder 12 is provided with a U-shaped holding member 217 having a cross-sectional viewing angle portion having conductivity.
  • a leaf member 216 (energization element) is provided that is formed of a conductive thin plate that is held and arranged in parallel along the plate surface in the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 7, the leaf members 216 are configured to have a small size in the circumferential direction (width direction), and are equally arranged in the circumferential direction of the rotary seal ring holder 22 (rotary shaft 2).
  • the leaf member 216 is provided between the fixed seal ring holder 12 constituting the fixed seal element 10 and the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member, whereby the rotary shaft 2 is charged.
  • the accumulated charge can be released through the grounding path in the order of the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22, the leaf member 216, the fixed seal ring holder 12, and the housing 50 of the motor M, so that accumulation of charge on the rotary shaft 2 is prevented. Can do.
  • the tip of the thin plate constituting the leaf member 216 can be brought into contact along the axial direction of the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 to ensure a wide contact area. it can.
  • the thin plate constituting the leaf member 216 is easily bent in the circumferential direction, it is easy to maintain the state in contact with the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 along the axial direction.
  • the base side cylindrical portion 12e of the annular step portion 12m of the fixed seal ring holder 12 is provided with a through hole 317a for air introduction (see FIG. 9).
  • An annular magnet 317 as an energization element is fixed, and a fluid film composed of a magnetic fluid 316 as an energization element is held between the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 in the circumferential direction.
  • the magnetic fluid 316 and the magnet 317 are provided between the fixed seal ring holder 12 constituting the fixed seal element 10 and the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member, whereby the rotary shaft 2 can be discharged through the grounding path in the order of the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22, the magnetic fluid 316, the magnet 317, the fixed seal ring holder 12, and the housing 50 of the motor M. Can be prevented.
  • Example 5 The mechanical seal 401 in Example 5 will be described.
  • a fixed end portion 416 a of a discharge needle 416 having conductivity as an energization element is provided on the inner diameter portion of the base portion 12 a.
  • the needle-like free end 416b is fixed and held in a non-contact state with respect to the rotating shaft 2.
  • the discharge needle 416 is composed of a low-rigidity metal wire.
  • the discharge needle 416 is provided between the fixed sealing ring holder 12 constituting the fixed sealing element 10 and the rotating shaft 2, whereby the electric charge charged on the rotating shaft 2 is discharged to the discharge needle 416, the fixed sealing ring holder. 12. Since it can escape through the grounding path in the order of the housing 50 of the motor M, it is possible to prevent charge accumulation on the rotating shaft 2.
  • ions having a charge opposite to the charge charged on the rotating shaft 2 can be electrically neutralized by being attracted to the free end 416b of the discharge needle 416, the charge is accumulated on the rotating shaft 2. It is difficult to prevent an instantaneous burst of electrical energy. Further, since the free end 416b of the discharge needle 416 is always in a non-contact state with respect to the rotating shaft 2, wear of the discharge needle 416 can be suppressed.
  • the fixed end portion 416a of the discharge needle 416 is not limited to the one fixed to the base portion 12a of the fixed sealing ring holder 12, but for example, the base side of the annular step portion 12m formed on the inner peripheral side of the fixed sealing ring holder 12 It may be fixed to the side plate portion 12f constituting the cylindrical portion 12e or the annular groove 12k.
  • a seal portion formed between the sliding contact surfaces 11a and 21a of the seal ring 11 and the mating ring 21 is provided in the housing 80 of the reducer R on the outer peripheral side.
  • the seal ring 11 is moved to the mating ring 21 side by a so-called inside type and urging means 13 that seals oil that leaks from the space S2 toward the space S1 in the housing 50 of the motor M on the inner peripheral side.
  • the energizing element may be provided on an outside-type or rotary-type mechanical seal.
  • the installation to the mechanical seal which seals between the housings 50 and 80 and the rotating shaft 2 between the motor M and the reduction gear R was demonstrated to the example as an installation example of the electricity supply element with respect to a mechanical seal.
  • the present invention is not limited to this, and the energization element may be installed on a mechanical seal provided on a rotating shaft such as a water pump.
  • the energizing element is described as being fixed to the fixed sealing element 10 (fixed sealing ring holder 12) constituting the mechanical seal. May be fixed to the rotary shaft 2 or the rotary seal ring holder 22 (sleeve portion 22a) as long as it is provided between the rotary shaft 2 or the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft member.
  • the energizing member fixed to the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 may be in contact with the end plate portion 12h of the second cylindrical portion 12c.
  • the energization element may be either in contact or non-contact with the other end on the free end side.
  • the fixed sealing element 10 If a part of the energizing element is provided between the fixed sealing element 10 and the rotary shaft 2 or the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 as the rotary shaft element, one end directly contacts the housing. It may be. In this case, the fixed sealing element may not have conductivity.
  • At least one energizing element in the first to third and fifth embodiments is provided in the circumferential direction.
  • the energization element in the first to third embodiments may be any element that contacts at least one of the rotary shaft 2 or the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22.
  • the energization element is made of a conductive material
  • the material may be freely selected, but the wear resistance against friction with the rotary shaft 2 or the sleeve portion 22a of the rotary seal ring holder 22 is not limited. It is preferable that it is comprised from a high material.
  • the rotary shaft 2 or the rotary seal ring holder 22 (sleeve portion 22a), the motor M housing 50, the reducer R housing 80, the fixed seal ring holder 12 and the like are made of a conductive material.
  • the material may be freely selected.
  • the rotary seal ring holder 22 only needs to be made of a material having at least a sleeve portion 22a in contact with the energization element.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

回転軸における電荷の蓄積を防止することができるメカニカルシールを提供する。　被取付機器のハウジング５０，８０の内周に保持され少なくとも固定密封環１１を有する固定密封要素１０と、ハウジング５０，８０に回転自在に支持される回転軸２の外周に保持され少なくとも回転密封環２１を有する回転密封要素２０と、を備えるメカニカルシール１において、固定密封要素１０と回転軸２または該回転軸２に固定された回転軸部材２２ａとの間には、通電要素１６が設けられている。

Description

メカニカルシール
　本発明は、回転軸を密封するメカニカルシールに関する。
　従来、自動車用ウォータポンプやモータの減速機等のハウジングの内部に密封された被密封流体が大気側に漏れ出すことを防止するために、例えば、ハウジングと回転軸との間の空間を密封するメカニカルシールが知られている。
　例えば、特許文献１に示される自動車用ウォータポンプの回転軸に設けられるメカニカルシールは、回転軸に固定されるメイティングリングに対して、ハウジングに固定されるシールリングを付勢手段によって付勢し、メイティングリングとシールリングの摺動面を互いに摺接させることにより、ハウジングと回転軸との間の空間を密封するものである。尚、回転軸は、金属製であり、ハウジングの内部に挿通された状態で、回転軸の外周に外嵌されるボールベアリングを介してハウジングの内周に対して回転自在に支持されている。
　また、特許文献１の自動車用ウォータポンプは、回転軸に伝達される回転力を断接する電磁クラッチを構成する電磁コイルのプラス端子から引き出されたハーネスがバッテリの正極に接続されるとともに、マイナス端子から引き出されたハーネスがハウジングに接地されている。
特開２０１０－２４２６２３号公報（第４頁、第２図）
　ところで、高効率化されたモータにおいては、ボールベアリング部分の摩擦、メカニカルシール部分の摩擦、被密封流体との接触等により回転軸に帯電が生じやすくなる傾向がある。特許文献１においては、回転軸とボールベアリングとの間が非接触状態となりやすく、ハウジングに対して回転軸が電気的に浮いた状態となるため、回転軸に電荷が蓄積されていき、ボールベアリングを電気が通るための最小電気抵抗の閾値を回転軸に蓄積された電荷が越えたときに、電気エネルギの瞬間的バーストである放電が発生し、ボールベアリングに損傷を与えてしまう虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転軸における電荷の蓄積を防止することができるメカニカルシールを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
　被取付機器のハウジングの内周に保持され少なくとも固定密封環を有する固定密封要素と、
　前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸の外周に保持され少なくとも回転密封環を有する回転密封要素と、を備えるメカニカルシールにおいて、
　前記固定密封要素と前記回転軸または該回転軸に固定された回転軸部材との間には、通電要素が設けられていることを特徴としている。
　この特徴によれば、固定密封要素と回転軸または回転軸部材との間に設けられる通電要素により、回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができるため、回転軸における電荷の蓄積を防止することができる。
　好適には、前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸に対して通電可能である。
　これによれば、回転軸と共に回転しない固定密封要素に通電要素が設けられているため、通電要素の構造安定性が高く、回転軸に対する通電状態が維持されやすい。
　前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸部材に対して通電可能である。
　これによれば、回転軸部材の素材や表面形状を通電要素に適するように選定・設計できるため通電状態が維持されやすい。
　好適には、前記回転軸部材は、前記回転密封環を保持する保持部を有することを特徴としている。
　これによれば、通電要素をメカニカルシールに組み込みユニット化することができ、かつ通電要素が設けられる固定密封要素と回転軸部材との間の距離が一定に保持されるため、確実に通電することができる。
　好適には、前記固定密封要素は、前記ハウジングの内周に取り付けられ前記固定密封環を保持し、導電性を有する環状のホルダである。
　これによれば、ハウジングの内周にホルダを取り付けるだけで通電要素の位置決めができ、かつ通電要素およびホルダを通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができる。
　好適には、前記固定密封環は、導電性を有する。
　これによれば、固定密封環に電荷が帯電し難くなるため、通電要素および固定密封要素を通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がしやすい。
　好適には、前記通電要素は、周方向において複数配置されている。
　これによれば、回転軸の傾きに対していずれかの通電要素を通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができ、かつ低トルクのメカニカルシールが得られる。
　好適には、前記通電要素は、自由端部をしならせた状態で前記回転軸または前記回転軸部材の軸方向に沿って接触する。
　これによれば、回転軸が両方向に回転するものに対しても、通電要素の自由端部の接触状態を維持しやすい。
　好適には、前記通電要素は、導電体が導電性を有する付勢手段により前記回転軸側に付勢されているものである。
　これによれば、外乱等による振動に対して、通電要素の接触状態を維持しやすい。
　好適には、前記通電要素は、周方向にそれらの板面が沿って並設された薄板から構成されている。
　これによれば、薄板と回転軸または回転軸部材との接触領域を広く確保することができる。
　好適には、前記通電要素は、磁石と磁性流体とから構成されている。
　これによれば、接触抵抗を小さくすることができる。
　好適には、前記通電要素は、自由端部が非接触の放電針である。
　これによれば、通電要素の自由端部が常に非接触状態であるため、通電要素の物理的な接触による摩耗が生じない。
本発明の実施例１におけるメカニカルシールが適用されるモータおよび減速機を示す図である。 実施例１におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例１のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例２におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例２のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例３におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例３のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例４におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例４のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例５におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例５のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。
　本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係るメカニカルシールとして、電気自動車の走行駆動用の被取付機器としてのモータＭの回転軸とハウジングとの間を密封するものにつき、図１から図３を参照して説明する。尚、メカニカルシールを挟んでモータのハウジング内を大気側、減速機のハウジング内を被密封流体としてのオイル側として説明する。
　図１に示されるように、モータＭは、ステンレス鋼等の導電性を有する素材から成る回転軸２と、回転軸２に固定されるロータ３０と、ロータ３０の外周に径方向に離間して配置される環状のステータ４０と、回転軸２を軸支するとともにロータ３０およびステータ４０を内部に収容するハウジング５０と、を備えている。ハウジング５０の内周面には、固定手段６０によりステータ４０が固定され、ステータ４０の内径側には一対のボールベアリング７０を介してロータ３０が軸支されている。尚、ロータ３０は、コイルを巻いて構成される電磁石であり、ステータ４０は永久磁石であり、図示しない電源からロータ３０を構成するコイルに通電することにより磁力が発生し、ロータ３０と、ロータ３０に固定された回転軸２とが一体に回転するようになっている。また、モータＭのハウジング５０は、電気自動車の車体に接地されている。
　また、モータＭの回転軸２の一端部は、隣接して設けられる減速機Ｒ（被取付機器）のハウジング８０内まで延びており、ギアユニットＧが取り付けられている。ギアユニットＧは、回転軸２における回転速度を減じて連結駆動される車軸９０に出力することにより、減速比に比例したトルクが得られるようになっている。尚、減速機Ｒのハウジング８０内には、ギアユニットＧの潤滑のための図示しないオイル（被密封流体）が貯留されている。
　モータＭのハウジング５０と減速機Ｒのハウジング８０は、鉄等の導電性を有する素材から成り、回転軸２が挿通された状態でハウジング５０の開口部５０ａとハウジング８０の開口部８０ａとを対向させて突き合わせ一体に溶接固定されることにより、内部が密閉状態とされている。尚、モータＭのハウジング５０と接続される減速機Ｒのハウジング８０が電気自動車の車体に接地されていてもよい。
　本実施例のメカニカルシール１は、回転軸２の外周に取り付けられ、オイルが密封される減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２とモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１とを密閉状態に区画するものであり、空間Ｓ１内に収容されるオイルに対して脆弱な電子機器、例えばロータ３０やステータ４０等を保護している。尚、回転軸２は、減速機Ｒのハウジング８０の内側においてメカニカルシール１と隣接して設けられるボールベアリング７１とステータ４０に配置される一対のボールベアリング７０，７０により軸支され、モータＭのハウジング５０と減速機Ｒのハウジング８０に対する回転軸２の傾きが抑えられている。
　図２に示されるように、メカニカルシール１は、固定密封要素１０を構成する固定密封環としてのシールリング１１の摺接面１１ａと、回転密封要素２０を構成する回転密封環としてのメイティングリング２１の摺接面２１ａとを突き合わせた状態で相対回転させることにより摺接面１１ａ，２１ａ間にシール部が形成され、減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２から、大気側に位置するモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１へ向かって漏れようとするオイルを密封している。
　本実施例のシールリング１１は、導電性を有するカーボンにより形成され、メイティングリング２１は、ＳｉＣにより形成されている。尚、シールリング１１およびメイティングリング２１を形成する摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。さらに尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。
　図２に示されるように、回転密封要素２０は、回転軸２の外周に液密に取り付けられる回転軸部材としてのスリーブ部２２ａを有するホルダとしての円環状の回転密封環ホルダ２２と、回転密封環ホルダ２２の断面視角部が直交するＵ字状の保持部２２ｂに固定される断面略Ｌ字状のカップガスケット２３を介して回転軸２と一体的に回転可能な状態で設けられた円環状のメイティングリング２１と、とから構成され、カップガスケット２３が回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂとメイティングリング２１との間で挟圧されることにより、回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂとメイティングリング２１との間におけるオイルの漏れが防止されている。尚、カップガスケット２３は、弾性体からなるものであれば、素材はゴムに限らず樹脂等であってもよい。また、本実施例において、回転密封環ホルダ２２は、スリーブ部２２ａと保持部２２ｂが一体形成されているが、回転密封環ホルダ２２は、スリーブ部２２ａと保持部２２ｂの機能を兼ねている必要はなく、別体に構成されていてもよい。
　メイティングリング２１は、外周側に切り欠き状の挿入部２１ｂが形成され、この挿入部２１ｂに回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂの外径部を構成し大気側へ軸方向に延びるドライブプレート２２ｃが挿入されることにより、回転軸２と一体的に回転可能となっている。
　図２に示されるように、固定密封要素１０は、円環状のシールリング１１と、モータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０の内周に液密に取り付けられるホルダとしての円環状の固定密封環ホルダ１２と、から主に構成され、シールリング１１は、固定密封環ホルダ１２内に保持される円環状の押しバネである付勢手段１３によって円環状のリテーナ１４を介してメイティングリング２１に対して軸方向に付勢されている。尚、後述する第１円筒部１２ｂの内周から内径方向に突出する規制凸部１２ｄがシールリング１１の外周側に形成される切り欠き状の挿入部１１ｂに挿入されることにより、固定密封環ホルダ１２に対するシールリング１１の回転が防止されている。
　固定密封環ホルダ１２は、導電性を有する金属板のプレス加工により、径方向に延びる環状の基部１２ａと、基部１２ａの外径部からオイル側へ軸方向に延びる第１円筒部１２ｂと、基部１２ａの内径部からオイル側へ軸方向に延びる段付きの第２円筒部１２ｃと、を有する断面視角部が直交するＵ字状の円環状に形成されている。
　また、第１円筒部１２ｂは、モータＭのハウジング５０の開口部５０ａおよび減速機Ｒのハウジング８０の開口部８０ａに形成される凹部にそれぞれ挿嵌された状態で軸方向に挟まれるため、固定密封環ホルダ１２はモータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０に対して確実に接触している。
　また、第２円筒部１２ｃは、基部１２ａに直交して連なり軸方向に延びる基部側円筒部１２ｅと、基部側円筒部１２ｅに直交して連なり内径方向に延びる側板部１２ｆと、側板部１２ｆに直交して連なり軸方向に延びる端板側円筒部１２ｇと、端板側円筒部１２ｇに傾斜して連なり外径方向に延びる端板部１２ｈとから形成されている。
　また、第２円筒部１２ｃには、側板部１２ｆ、端板側円筒部１２ｇ、端板部１２ｈによって内径側に凹む環状凹溝１２ｋが形成されており、この環状凹溝１２ｋに外嵌されるＯリング１５を介してシールリング１１が取り付けられることにより、シールリング１１と固定密封環ホルダ１２との間におけるオイルの漏れが防止されている。尚、Ｏリング１５は、弾性体からなるものであれば、素材はゴムに限らず樹脂等であってもよい。
　さらに、第２円筒部１２ｃの内周側（すなわち回転軸２側）には、大気側に露出する環状段部１２ｍが形成されており、この環状段部１２ｍは、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａと軸方向に重畳する位置関係になっている。
　また、固定密封環ホルダ１２の大気側には、基部１２ａの内径部に導電性を有する通電要素としてのブラシ部材１６の固定端部１６ａが固定され、ブラシ部材１６は、自由端部１６ｂを回転軸２の軸方向に沿ってしならせた状態で接触させている。尚、ブラシ部材１６は、低剛性の金属ワイヤから構成されている。また、図３に示されるように、ブラシ部材１６は、周方向（すなわち幅方向）に寸法が小さく構成され、回転軸２の周方向に４等配されている。
　これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸２との間にブラシ部材１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷をブラシ部材１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。また、ブラシ部材１６は、回転軸２と共に回転しない固定密封環ホルダ１２に固定されることにより、ブラシ部材１６が遠心力の影響等を受け難く、構造安定性を高めることができるため、回転軸２に対する通電状態が維持されやすい。
　また、モータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０の内周に固定密封環ホルダ１２を取り付けるだけで回転軸２に対するブラシ部材１６の位置決めができるとともに、接地経路を確立できる。さらに、固定密封環ホルダ１２が通電性を有することにより、回転軸２に帯電する電荷がブラシ部材１６を通った後、固定密封環ホルダ１２を通してモータＭのハウジング５０に安定して逃がすことができる。
　さらに、固定密封環ホルダ１２に保持されるシールリング１１は、導電性を有するため、シールリング１１に電荷が帯電し難くなり、回転軸２に帯電した電荷を接地経路を通して逃がしやすく、かつ回転軸２に電荷が蓄積し難くなる。
　また、ブラシ部材１６は、回転軸２の周方向に複数点在して設けられているため、回転軸２の傾きに対していずれかのブラシ部材１６と繋がる接地経路を通して回転軸２に帯電した電荷を逃がすことができ、かつ回転軸２との接触面積を少なくすることにより、低トルクのメカニカルシールが得られる。さらに、ブラシ部材１６は、低剛性の金属ワイヤから構成され、周方向（すなわち幅方向）に寸法が小さく構成されるため、回転軸２に対する押し付け力が小さくすることができ、低トルクのメカニカルシールが得られる。
　また、ブラシ部材１６は、自由端部１６ｂをしならせた状態で回転軸２の軸方向に沿って接触するため、回転軸２の両方向の回転（すなわち順回転・逆回転）に対しても、ブラシ部材１６の自由端部１６ｂの接触状態を維持しやすい。さらに、回転軸２の軸方向の動きや傾きに対しても追従しやすくなるため、回転軸２に対する通電状態が維持されやすい。
　また、ブラシ部材１６は、メカニカルシール１の固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２に固定されることにより通電機能を付与することができるため、従来の電気自動車のモータおよび減速機のように、例えば別途アース室を設けて車軸９０にカーボンブラシ等の通電要素を接触させる必要がなく、省スペース、低コストとすることができる。
　また、ボールベアリング（特にオイル側のボールベアリング７１）に隣接するメカニカルシール１にブラシ部材１６が設けられることにより、ブラシ部材１６の近くにボールベアリング７１が存在するため、ボールベアリング７１における電気エネルギの瞬間的バーストの発生を抑制しやすい。さらに、ボールベアリング７１が近くに配置されているため、回転軸２に対するブラシ部材１６の位置決め精度がよい。
　尚、ブラシ部材１６の固定端部１６ａは、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａに固定されるものに限らず、例えば固定密封環ホルダ１２の内周側に形成される環状段部１２ｍ（基部側円筒部１２ｅ）に固定されていてもよく、この場合、自由端部１６ｂは、回転軸２または回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに接触させてもよい。
　また、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａの内径部および第２円筒部１２ｃの環状段部１２ｍは、ハウジング５０，８０の回転軸２が挿通される貫通孔よりも内径側に位置する、すなわち貫通孔の内周よりも回転軸２の近傍に位置する。そのため、これらの部分にブラシ部材１６を配置することにより、ブラシ部材１６を径方向に小さく構成することができる。
　次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図４および図５を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例２におけるメカニカルシール１０１について説明する。図４に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、導電体，通電要素としての導電性を有するカーボンブラシ１１６が通電要素としての導電性を有する押しバネである付勢手段１１７により内径方向に付勢された状態で設けられることにより、回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａにカーボンブラシ１１６が押し付けられている。
　これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間にカーボンブラシ１１６および付勢手段１１７が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、カーボンブラシ１１６、付勢手段１１７、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。
　また、カーボンブラシ１１６が付勢手段１１７により内径方向に付勢されているため、回転軸２の軸方向の動きや傾きだけでなく、外乱等による振動に対しても、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに対するカーボンブラシ１１６の接触状態を維持しやすい。そのため、図５に示されるように、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７をスリーブ部２２ａ（回転軸２）の周方向に一つ設ければよい。尚、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７は、スリーブ部２２ａの周方向に複数点在させて設置してもよい。
　また、通電要素としてのカーボンブラシ１１６は、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａと接触して通電することにより、スリーブ部２２ａの素材や表面形状を通電要素に適するように選定・設計できるため通電状態が維持されやすい。さらに、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７をメカニカルシール１０１に組み込みユニット化することができ、かつカーボンブラシ１１６および付勢手段１１７が設けられる固定密封環ホルダ１２とスリーブ部２２ａとの間の距離が一定に保持されるため、確実に通電することができる。
　次に、実施例３に係るメカニカルシールにつき、図６および図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例３におけるメカニカルシール２０１について説明する。図６に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、導電性を有する断面視角部が直交するＵ字状の保持部材２１７により保持され、周方向にそれらの板面が沿って並設された導電性を有する薄板から構成されるリーフ部材２１６（通電要素）が設けられている。また、図７に示されるように、リーフ部材２１６は、周方向（幅方向）に寸法が小さく構成され、回転密封環ホルダ２２（回転軸２）の周方向に４等配されている。
　これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間にリーフ部材２１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、リーフ部材２１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。
　また、通電要素としてリーフ部材２１６を使用することにより、リーフ部材２１６を構成する薄板の先端を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａの軸方向に沿って接触させ、接触領域を広く確保することができる。
　また、リーフ部材２１６を構成する薄板は、周方向にたわみやすいため、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに対して軸方向に沿って接触した状態を維持しやすい。
　次に、実施例４に係るメカニカルシールにつき、図８および図９を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例４におけるメカニカルシール３０１について説明する。図８および図９に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、空気導入用の貫通孔３１７ａ（図９参照）が設けられる通電要素としての円環状の磁石３１７が固定され、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に周方向に亘って通電要素としての磁性流体３１６から構成される流体膜が保持されている。
　これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に磁性流体３１６および磁石３１７が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、磁性流体３１６、磁石３１７、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。
　また、磁性流体３１６から構成される流体膜と回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間における摩擦抵抗を小さくすることができるため、低トルクのメカニカルシールが得られる。
　次に、実施例５に係るメカニカルシールにつき、図１０および図１１を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例５におけるメカニカルシール４０１について説明する。図１０および図１１に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の大気側には、基部１２ａの内径部に通電要素としての導電性を有する放電針４１６の固定端部４１６ａが固定され、針状の自由端部４１６ｂが回転軸２に対して非接触の状態で保持されている。尚、放電針４１６は、低剛性の金属ワイヤから構成されている。
　これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸２との間に放電針４１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を放電針４１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。
　また、回転軸２に帯電する電荷とはと逆の電荷のイオンが放電針４１６の自由端部４１６ｂに引き寄せられることにより電気的に中和することができるため、回転軸２に電荷が蓄積し難く、電気エネルギの瞬間的バーストを防止することができる。また、放電針４１６の自由端部４１６ｂが回転軸２に対して常に非接触状態であるため、放電針４１６の摩耗を抑えることができる。
　尚、放電針４１６の固定端部４１６ａは、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａに固定されるものに限らず、例えば固定密封環ホルダ１２の内周側に形成される環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅや環状凹溝１２ｋを構成する側板部１２ｆに固定されていてもよい。
　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い。
　例えば、前記実施例では、通電要素が設けられるメカニカルシールとして、シールリング１１とメイティングリング２１の摺接面１１ａ，２１ａ間に形成されるシール部が、外周側の減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２から、内周側のモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１へ向かって漏れようとするオイルを密封する、いわゆるインサイド型、かつ付勢手段１３によりシールリング１１がメイティングリング２１側へ軸方向に付勢される、いわゆる静止型のメカニカルシールとして説明したが、通電要素は、アウトサイド型もしくは回転型のメカニカルシールに設けられてもよい。
　また、前記実施例では、メカニカルシールに対する通電要素の設置例として、モータＭと減速機Ｒの間でハウジング５０，８０と回転軸２との間を密封するメカニカルシールへの設置を例に説明したが、これに限らず、通電要素は、例えばウォータポンプ等の回転軸に設けられるメカニカルシールに設置されてよい。
　また、前記実施例では、通電要素は、メカニカルシールを構成する固定密封要素１０（固定密封環ホルダ１２）に固定されるものとして説明したが、これに限らず、通電要素は、固定密封要素１０と回転軸２または回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に設けられるものであれば、回転軸２または回転密封環ホルダ２２（スリーブ部２２ａ）に固定されてもよく、例えば回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに固定された通電部材が第２円筒部１２ｃの端板部１２ｈ等に接触していてもよい。さらに、通電要素は、自由端部側が相手に対して接触・非接触のどちらであってもよい。
　また、通電要素は、固定密封要素１０と回転軸２または回転軸要素としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に一部が設けられるものであれば、一端が直接ハウジングと接触していてもよい。この場合、固定密封要素は、導電性を有していなくてもよい。
　また、前記実施例１～３および実施例５における通電要素は、周方向に少なくとも１箇所設けられていればよい。
　また、前記実施例１～３における通電要素は、回転軸２または回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａの少なくともいずれかに接触するものであればよい。
　また、通電要素は、導電性を有する素材から構成されるものであれば、素材は自由に選択されてよいが、回転軸２または回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの摩擦に対する耐摩耗性の高い素材から構成されることが好ましい。
　また、回転軸２または回転密封環ホルダ２２（スリーブ部２２ａ）、モータＭのハウジング５０、減速機Ｒのハウジング８０、固定密封環ホルダ１２等は、導電性を有する素材から構成されるものであれば、素材は自由に選択されてよい。尚、回転密封環ホルダ２２は、少なくとも通電要素と接触するスリーブ部２２ａが導電性を有する素材から構成されていればよい。
１～４０１　　　　メカニカルシール
２　　　　　　　　回転軸
１０　　　　　　　固定密封要素
１１　　　　　　　シールリング（固定密封環）
１１ａ　　　　　　摺接面
１２　　　　　　　固定密封環ホルダ（ホルダ）
１２ａ　　　　　　基部
１２ｂ　　　　　　第１円筒部
１２ｃ　　　　　　第２円筒部
１２ｄ　　　　　　規制凸部
１２ｅ　　　　　　基部側円筒部
１２ｆ　　　　　　側板部
１２ｇ　　　　　　端板側円筒部
１２ｈ　　　　　　端板部
１２ｋ　　　　　　環状凹溝
１２ｍ　　　　　　環状段部
１６　　　　　　　ブラシ部材（通電要素）
１６ａ　　　　　　固定端部
１６ｂ　　　　　　自由端部
２０　　　　　　　回転密封要素
２１　　　　　　　メイティングリング（回転密封環）
２１ａ　　　　　　摺接面
２２　　　　　　　回転密封環ホルダ
２２ａ　　　　　　スリーブ部（回転軸部材）
２２ｂ　　　　　　保持部
５０，８０　　　　ハウジング
７０，７１　　　　ボールベアリング
１１６　　　　　　カーボンブラシ（導電体，通電要素）
１１７　　　　　　付勢手段（通電要素）
２１６　　　　　　リーフ部材（通電要素）
３１６　　　　　　磁性流体（通電要素）
３１７　　　　　　磁石（通電要素）
４１６　　　　　　放電針（通電要素）
４１６ａ　　　　　固定端部
４１６ｂ　　　　　自由端部
Ｇ　　　　　　　　ギアユニット
Ｍ　　　　　　　　モータ（被取付機器）
Ｒ　　　　　　　　減速機（被取付機器）
Ｓ１，Ｓ２　　　　空間

Claims (12)

  1. 　被取付機器のハウジングの内周に保持され少なくとも固定密封環を有する固定密封要素と、
    　前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸の外周に保持され少なくとも回転密封環を有する回転密封要素と、を備えるメカニカルシールにおいて、
    　前記固定密封要素と前記回転軸または該回転軸に固定された回転軸部材との間には、通電要素が設けられていることを特徴とするメカニカルシール。
  2. 　前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸に対して通電可能である請求項１に記載のメカニカルシール。
  3. 　前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸部材に対して通電可能である請求項１に記載のメカニカルシール。
  4. 　前記回転軸部材は、前記回転密封環を保持する保持部を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のメカニカルシール。
  5. 　前記固定密封要素は、前記ハウジングの内周に取り付けられ前記固定密封環を保持し、導電性を有する環状のホルダである請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。
  6. 　前記固定密封環は、導電性を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
  7. 　前記通電要素は、周方向において複数配置されている請求項１ないし６のいずれかに記載のメカニカルシール。
  8. 　前記通電要素は、自由端部をしならせた状態で前記回転軸または前記回転軸部材の軸方向に沿って接触する請求項１ないし７のいずれかに記載のメカニカルシール。
  9. 　前記通電要素は、導電体が導電性を有する付勢手段により前記回転軸側に付勢されているものである請求項１ないし７のいずれかに記載のメカニカルシール。
  10. 　前記通電要素は、周方向にそれらの板面が沿って並設された薄板から構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載のメカニカルシール。
  11. 　前記通電要素は、磁石と磁性流体とから構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のメカニカルシール。
  12. 　前記通電要素は、自由端部が非接触の放電針である請求項１ないし７のいずれかに記載のメカニカルシール。
PCT/JP2019/010146 2018-03-23 2019-03-13 メカニカルシール WO2019181671A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020508257A JP7214716B2 (ja) 2018-03-23 2019-03-13 メカニカルシール
CN201980015697.0A CN111788419B (zh) 2018-03-23 2019-03-13 机械密封
US16/976,018 US11402023B2 (en) 2018-03-23 2019-03-13 Mechanical seal
EP19771215.1A EP3770471A4 (en) 2018-03-23 2019-03-13 MECHANICAL SEAL

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018056154 2018-03-23
JP2018-056154 2018-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019181671A1 true WO2019181671A1 (ja) 2019-09-26

Family

ID=67987208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/010146 WO2019181671A1 (ja) 2018-03-23 2019-03-13 メカニカルシール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11402023B2 (ja)
EP (1) EP3770471A4 (ja)
JP (1) JP7214716B2 (ja)
CN (1) CN111788419B (ja)
WO (1) WO2019181671A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117145972A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 自贡市川密机械密封件有限公司 一种密封压力可调式机械密封装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11739844B2 (en) 2016-09-14 2023-08-29 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical seal
EP3686464A4 (en) * 2017-09-20 2021-06-16 Eagle Industry Co., Ltd. MECHANICAL SEAL
US11549589B2 (en) 2018-02-21 2023-01-10 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical seal
CN111788419B (zh) * 2018-03-23 2023-08-01 伊格尔工业股份有限公司 机械密封
JP7229855B2 (ja) 2019-06-05 2023-02-28 株式会社ウッドワン フラッシュ構造体の製造方法
DE102021132117B3 (de) * 2021-12-07 2023-02-02 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Gleitring einer Gleitringdichtung sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05184326A (ja) * 1992-01-09 1993-07-27 T Hasegawa Co Ltd 食塩含有飲食品の塩辛味増強法
JP2003079336A (ja) * 2001-09-10 2003-03-18 Ajinomoto Co Inc 風味原料素材、及びそれを含有する飲食品
JP2010166886A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Tablemark Co Ltd 食品の香気改善方法
JP2010242623A (ja) 2009-04-07 2010-10-28 Hitachi Automotive Systems Ltd ウォータポンプ
JP2012223147A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Ogawa & Co Ltd 塩味増強剤
WO2013172049A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 国立大学法人九州大学 香味増強剤

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59139495A (ja) 1983-01-28 1984-08-10 トヨタ自動車株式会社 車両識別装置
JPS59139495U (ja) * 1983-03-09 1984-09-18 イーグル工業株式会社 船尾管軸封装置
JPH0368677A (ja) 1989-05-22 1991-03-25 Nhk Spring Co Ltd ポリウレタンフォームシーリング材の製造方法
JPH0627888Y2 (ja) * 1989-11-07 1994-07-27 イーグル工業株式会社 メカニカルシール
JPH0794956B2 (ja) 1990-06-30 1995-10-11 川崎重工業株式会社 金属溶融炉の加圧ヘッド締結方法及び締結装置
FR2666937B1 (fr) * 1990-09-13 1994-07-01 Skf France Palier a roulement a contacts electriques tournants.
JPH0462391U (ja) * 1990-10-02 1992-05-28
JP2956862B2 (ja) 1991-12-04 1999-10-04 本田技研工業株式会社 メカニカルシール
US6229676B1 (en) 1998-11-13 2001-05-08 International Business Machines Corporation Ferrofluid seal for actuator bearing
JP2001309604A (ja) 2000-04-27 2001-11-02 Nippon Densan Corp スピンドルモータ及びこれを備えた磁気ディスク駆動装置
CN100434775C (zh) 2002-07-08 2008-11-19 Aes工程有限公司 机械密封轴承保护器
JP5515246B2 (ja) 2008-07-08 2014-06-11 株式会社ジェイテクト 車軸用軸受装置
CN201288822Y (zh) 2008-11-13 2009-08-12 宁波方力密封件有限公司 机械密封
DE102014010269B4 (de) * 2014-07-11 2020-06-18 Carl Freudenberg Kg Vorschaltdichtung, Vorschaltdichtungsanordnung und Dichtring, umfassend die Vorschaltdichtung
CN104481916A (zh) 2014-12-01 2015-04-01 安徽凯特泵业有限公司 四氯化钛泵机械密封
JP6121980B2 (ja) 2014-12-17 2017-04-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 回転電機
WO2016152437A1 (ja) 2015-03-20 2016-09-29 イーグル工業株式会社 水環境で使用するメカニカルシール装置及びその摺動環
CN105114626B (zh) 2015-07-24 2017-01-25 西华大学 具有可控波形密封端面密封环的机械密封装置
CN205677871U (zh) 2016-05-27 2016-11-09 安徽卧龙泵阀股份有限公司 可导静电的机械密封及含有该机械密封的泵
CN106369163A (zh) 2016-09-20 2017-02-01 王京 一种气控式机械密封装置
CN111788419B (zh) * 2018-03-23 2023-08-01 伊格尔工业股份有限公司 机械密封

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05184326A (ja) * 1992-01-09 1993-07-27 T Hasegawa Co Ltd 食塩含有飲食品の塩辛味増強法
JP2003079336A (ja) * 2001-09-10 2003-03-18 Ajinomoto Co Inc 風味原料素材、及びそれを含有する飲食品
JP2010166886A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Tablemark Co Ltd 食品の香気改善方法
JP2010242623A (ja) 2009-04-07 2010-10-28 Hitachi Automotive Systems Ltd ウォータポンプ
JP2012223147A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Ogawa & Co Ltd 塩味増強剤
WO2013172049A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 国立大学法人九州大学 香味増強剤

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FUSHIMI, YOSHINARI ET AL.: "The flavor enhancer and the function of highnucleotide yeast extract Vertex IG20", FOOD CHEMICALS, vol. 24, no. 8, 2008, pages 70 - 74 *
See also references of EP3770471A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117145972A (zh) * 2023-11-01 2023-12-01 自贡市川密机械密封件有限公司 一种密封压力可调式机械密封装置
CN117145972B (zh) * 2023-11-01 2024-01-02 自贡市川密机械密封件有限公司 一种密封压力可调式机械密封装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3770471A1 (en) 2021-01-27
EP3770471A4 (en) 2021-12-22
US11402023B2 (en) 2022-08-02
JPWO2019181671A1 (ja) 2021-03-25
CN111788419B (zh) 2023-08-01
JP7214716B2 (ja) 2023-01-30
US20210003221A1 (en) 2021-01-07
CN111788419A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019181671A1 (ja) メカニカルシール
EP3734123B1 (en) Sealing apparatus
US7722050B2 (en) Mechanical seal bearing protector
CN112728100A (zh) 磁性液体密封装置
WO2015086096A1 (en) Sealing arrangement and electrical machine with such a sealing arrangement
JPWO2015181900A1 (ja) 回転電機
WO1989002543A1 (en) Electrical roller bearing
CN107795583B (zh) 带有磁性流体密封的轴承单元及驱动马达
US6169347B1 (en) Rotating coil electromagnetic clutch
CN101309027B (zh) 电动机
EP3835628B1 (en) Contamination exclusion for seal ring with conductive nonwoven fiber
US11428322B2 (en) Sealing apparatus
CN111727544B (zh) 电气设备
JP6413747B2 (ja) 回転電機
CN112648383B (zh) 磁性液体密封装置
CN113154043A (zh) 机械密封与磁性液体密封组合的密封装置
US20240035573A1 (en) Sealing device
JPH0198769A (ja) 磁気端面シール
JP2021001616A (ja) 転がり軸受
WO2024089960A1 (ja) 導電性密封装置
WO2023100477A1 (ja) 密封装置および電動機
KR102194051B1 (ko) 펌프용 메카니컬 씰
JP2005083442A (ja) 通電軸受
WO2023162676A1 (ja) 密封装置
JP2023028280A (ja) 密封装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19771215

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020508257

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019771215

Country of ref document: EP