WO2022044956A1 - 密封装置 - Google Patents

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WO2022044956A1
WO2022044956A1 PCT/JP2021/030382 JP2021030382W WO2022044956A1 WO 2022044956 A1 WO2022044956 A1 WO 2022044956A1 JP 2021030382 W JP2021030382 W JP 2021030382W WO 2022044956 A1 WO2022044956 A1 WO 2022044956A1
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WO
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ring
sealing device
seal ring
case
pressure side
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Application number
PCT/JP2021/030382
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Inventor
智弘 内山
晃宏 高橋
祐樹 眞角
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イーグル工業株式会社
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Publication date
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    • 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
    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/3448—Pressing means the pressing force resulting from fluid pressure
    • 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
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    • 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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device that seals an annular gap between a rotating shaft and a housing.
  • a seal ring or the like that comes into contact with the rotating shaft while sliding is provided.
  • a contact type sealing device there is a limit to the region that can correspond to the rotation speed of the rotating shaft.
  • An object of the present invention is to provide a sealing device capable of stably exhibiting a sealing function even when the rotation speed of the rotating shaft is high.
  • the present invention has adopted the following means to solve the above problems.
  • the sealing device of the present invention is A sealing device that seals an annular gap between a rotating shaft and a housing having a shaft hole through which the rotating shaft is inserted.
  • the seal ring Equipped with The seal ring is arranged in a state where an annular gap is provided between the outer peripheral surface of the rotating shaft, and the annular gap is due to the fluid pressure of the fluid to be sealed that enters from the high pressure side to the low pressure side. It is characterized by being set according to the dimensions that produce the Romakin effect.
  • the annular gap is formed because the centering effect is obtained between the rotating shaft and the seal ring due to the Romakin effect. It is kept stable. As a result, it is possible to prevent the seal ring from coming into contact with (sliding) the rotating shaft. Further, since the annular gap set by the dimension that exerts the Romakin effect can be a minute gap, the sealing function can be exhibited.
  • At least one of a labyrinth groove forming a labyrinth seal structure and a screw pump groove having a screw pump function of returning the fluid to be sealed that has entered the annular gap toward the high pressure side is good that is provided.
  • the sealing function is stably exhibited. Further, as described above, since the annular gap is stably maintained, it is possible to suppress the influence of the rotational speed of the rotating shaft on the sealing function.
  • the inner peripheral surface of the seal ring has a cylindrical surface region composed of a cylindrical surface, and at least one of the labyrinth groove and the screw pump groove is arranged on the low pressure side of the cylindrical surface region. It is good.
  • the inner diameter of the cylindrical surface region and the inner diameter of the region where the labyrinth groove and the screw pump groove are provided may be set to be the same or different.
  • the Romakin effect (alignment effect) can be more reliably exerted.
  • annular gap is provided between the rotating shaft and the case, and the vibration is suppressed with respect to the case while being arranged on the low pressure side of the seal ring and in contact with the seal ring.
  • Ring and An elastic ring that holds the vibration suppression ring against the case while sealing the annular gap between the case and the vibration suppression ring.
  • a pressing member that presses the seal ring toward the vibration suppression ring, and It is good to have.
  • the seal ring may be made of a material having a lower hardness than the vibration suppression ring.
  • the seal ring is made of a carbon material and the vibration suppression ring is made of a metal material or a ceramic material.
  • the sealing function can be stably exhibited.
  • FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sealed structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially broken sectional view of the sealing device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the sealed structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the sealing device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the sealing device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of the sealing device according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which the sealing device is partially cut at a surface including the central axis of the sealing device when viewed from the outer peripheral surface side. Is shown on the upper side of the figure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sealing structure according to the first embodiment of the present invention, and for the sealing device, shows a cross-sectional view of the sealing device cut along a surface including the central axis.
  • FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of the sealing device according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which the sealing device is partially cut at a surface including the central axis of the sealing device when viewed from the outer peripheral surface side. Is shown on the upper side of the figure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sealing structure according to the first embodiment of the present invention, and for the sealing device, shows
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of the sealing device according to the first embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view of the sealing device cut along a plane perpendicular to the central axis.
  • the sealing device has a rotationally symmetric shape except for a part.
  • the sealing structure according to the present embodiment includes a rotating shaft 50, a housing 60 having a shaft hole through which the rotating shaft 50 is inserted, and a sealing device 10 for sealing an annular gap between the rotating shaft 50 and the housing 60.
  • the sealing device 10 is fixed to the housing 60 and is configured to provide a gap between the sealing device 10 and the rotating shaft 50.
  • the sealing device 10 separates an annular gap between the rotating shaft 50 and the housing 60 to prevent leakage of the fluid to be sealed.
  • the fluid to be sealed is sealed on the left side via the sealing device 10, and the pressure becomes high when the device is used.
  • the left side via the sealing device 10 will be referred to as a high pressure side (H), and the opposite side (right side) will be referred to as a low pressure side (L).
  • the sealing device 10 according to the present embodiment can be suitably used as, for example, a gas seal (the fluid to be sealed is a high-pressure gas) in auxiliary machinery of an automobile.
  • the sealing device 10 vibrates the case 100, the seal ring 200 and the vibration suppression ring 300 held in the case 100, the elastic ring 400 for holding the vibration suppression ring 300 in the case 100, and the seal ring 200. It is provided with a coil spring 500 as a pressing member that presses against the ring 300.
  • the seal ring 200 is made of a material having a lower hardness than the vibration suppressing ring 300.
  • the case 100 is an annular member made of metal or the like.
  • the case 100 has a large diameter portion 110 fixed to the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 60 by press fitting or the like, and is arranged on the low pressure side (L) of the large diameter portion 110 and outside the large diameter portion 110. It is provided with a small diameter portion 120 having a small diameter. Further, in order to provide an inward flange portion 111 at the end of the large diameter portion 110 and to restrict the movement of the seal ring 200 in the rotational direction at at least one place in the circumferential direction of the large diameter portion 110. A convex portion 112 for preventing rotation is provided. An inward flange portion 121 is also provided at the end of the small diameter portion 120.
  • the seal ring 200 is an annular member made of a carbon material or the like.
  • the seal ring 200 is provided with an annular protrusion 210 that protrudes radially outward on the outer peripheral surface side.
  • a recess 211 into which the convex portion 112 provided in the case 100 enters is provided at least at one place in the circumferential direction.
  • the seal ring 200 is arranged in a state where an annular gap is provided between the seal ring 200 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 50.
  • This annular gap is set by a dimension that exerts a Romakin effect by the fluid pressure of the fluid to be sealed that enters from the high pressure side (H) toward the low pressure side (L).
  • a cylindrical surface region 220 composed of a cylindrical surface is provided on the inner peripheral surface of the seal ring 200.
  • the cylindrical surface region 220 is provided on the high pressure side (H) of the inner peripheral surface of the seal ring 200.
  • At least one groove 230 is provided on the inner peripheral surface of the seal ring 200 on the low pressure side (L) of the cylindrical surface region 220.
  • the inner diameter of the portion between the adjacent grooves 230 is shown to be the same as the inner diameter of the cylindrical surface region 220, but these inner diameters may be the same. It may be different.
  • the groove 230 is composed of at least one of a labyrinth groove having a labyrinth seal structure and a screw pump groove having a screw pump function of returning the fluid to be sealed that has entered the annular gap toward the high pressure side (H). Will be done. Since the labyrinth structure is a known technique, detailed description thereof will be omitted, but for example, a labyrinth structure called a direct type can be adopted.
  • the screw pump groove is also a known technique, detailed description thereof will be omitted, but by providing at least one spiral groove or at least one groove inclined in the axial direction, the rotating shaft 50 is provided. It is possible to generate a dynamic pressure that returns the fluid to be sealed toward the high pressure side (H) according to the rotation direction of.
  • the seal ring 200 also has an annular protrusion 240 that protrudes toward the low pressure side (L).
  • the tip of the protrusion 240 is configured to be in surface contact with the vibration suppressing ring 300.
  • the seal ring 200 configured as described above is held in the case 100 in a state where the movement in the rotation direction is restricted, and the high pressure side (H) becomes high pressure when the device is used, and the low pressure side (H) on the opposite side (the low pressure side). By arranging it so as to be separated from L), the sealing function is exhibited.
  • the vibration suppression ring 300 is an annular member made of a metal material, a ceramic material, or the like.
  • the vibration suppressing ring 300 is provided with an annular gap between the rotating shaft 50 and the ring 300, is arranged on the low pressure side (L) of the seal ring 200, and is in contact with the seal ring 200 with respect to the case 100. Be retained.
  • the vibration suppression ring 300 does not play a role of exerting a sealing function on the inner peripheral surface side thereof. Therefore, while the gap between the seal ring 200 and the rotating shaft 50 is small, the annular gap between the vibration suppressing ring 300 and the rotating shaft 50 does not need to be small.
  • the contact surface of the vibration suppression ring 300 with the seal ring 200 causes frictional resistance between the seal ring 200 and the vibration suppression ring 300 when the seal ring 200 vibrates, and between them. It is configured to have a flat surface and a rough surface so that the fluid to be sealed does not leak from the gap. Therefore, in order to obtain such a surface, it is advisable to adopt the material of the vibration suppressing ring 300 and to perform surface treatment.
  • the vibration suppression ring 300 configured as described above is held by the elastic ring 400 composed of an elastic body such as rubber.
  • the elastic ring 400 is configured to seal the annular gap between the case 100 and the vibration suppression ring 300. That is, the elastic ring 400 includes a cylindrical portion 410 arranged in a gap between the outer peripheral surface of the vibration suppressing ring 300 and the inner peripheral surface of the small diameter portion 120 in the case 100.
  • the outer peripheral surface side of the cylindrical portion 410 is provided with an annular convex portion 411 arranged in a compressed state on the inner peripheral surface of the small diameter portion 120.
  • the elastic ring 400 includes an inward flange portion 420 arranged in a gap between the vibration suppressing ring 300 and the end face of the inward flange portion 121 in the case 100.
  • the vibration suppression ring 300 is held by the elastic ring 400 configured in this way, so that the vibration suppression ring 300 is held in the case 100 in a state of being positioned in both the axial direction and the radial direction. Will be done.
  • the coil spring 500 is made of metal or the like.
  • the coil spring 500 is arranged so that one end thereof is in contact with the inward flange portion 111 of the case 100 and the other end is in contact with the end surface of the annular protrusion 210 of the seal ring 200 on the high pressure side (H).
  • the seal ring 200 is pressed toward the low pressure side (L), that is, the vibration suppression ring 300.
  • the seal ring 200 is positioned in the axial direction.
  • the seal ring 200 is positioned in the radial direction by being pressed by the coil spring 500 in combination with the frictional resistance acting between the seal ring 200 and the vibration suppression ring 300, and is downward due to its own weight. It is also suppressed that the position shifts to.
  • the sealing device 10 although an annular gap is provided between the seal ring 200 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 50, the rotation shaft 50 and the seal ring 200 are adjusted by the Romakin effect. Since the cardiac effect is obtained, the annular gap is kept stable. That is, when the fluid to be sealed enters the annular gap from the high pressure side (H) to the low pressure side (L), a pressure loss occurs. When the eccentricity of the rotating shaft 50 with respect to the seal ring 200 occurs, a portion where the gap expands and a portion where the gap narrows occur in the circumferential direction in the annular gap.
  • the Romakin effect (alignment effect) is exhibited, so that the seal ring 200 and the rotating shaft 50 are prevented from coming into contact with each other (sliding). can do. Further, since the annular gap set by the dimension that exerts the Romakin effect can be a minute gap, the sealing function can be exhibited.
  • the inner peripheral surface of the seal ring 200 is provided with at least one of a labyrinth groove and a screw pump groove. Therefore, in combination with the above-mentioned centering effect, the sealing function is stably exhibited. Further, as described above, by keeping the annular gap stable, it is possible to suppress the influence of the rotation speed of the rotating shaft 50 on the sealing function. Therefore, according to the sealing device 10 according to the present embodiment, the sealing function can be stably exhibited even when the rotation speed of the rotating shaft 50 is high.
  • the inner peripheral surface of the seal ring 200 according to the present embodiment has a cylindrical surface region 220 composed of a cylindrical surface. Therefore, the Romakin effect (centering effect) can be more reliably exerted. That is, in the seal ring 200 according to the present embodiment, although the Romakin effect is exerted by the entire inner peripheral surface, the Romakin effect is more reliably exerted by the cylindrical surface region 220, and the Romakin effect is more reliably exerted by the groove 230. Leakage of the fluid to be sealed can be suppressed.
  • the sealing ring 200 and the vibration suppressing ring are used. Friction occurs between the seal ring 200 and the seal ring 200, and the movement of the seal ring 200 is suppressed. As a result, the vibration of the rotating shaft itself is suppressed by the centering effect of the seal ring 200. That is, even if the seal ring 200 tries to move with respect to the rotary shaft 50 due to the centering effect, the movement is restricted, so that the seal ring 200 conversely exerts the centering effect on the rotary shaft 50. Therefore, the vibration of the rotating shaft 50 is suppressed.
  • the vibration suppressing ring 300 is held by the elastic ring 400, the vibration of each member is suppressed by the vibration absorbing effect of the elastic ring 400. Further, since the seal ring 200 is pressed toward the vibration suppression ring 300 by the coil spring 500, it is possible to suppress the formation of a gap between the seal ring 200 and the vibration suppression ring 300. , It is possible to prevent the fluid to be sealed from leaking from this gap.
  • an annular protrusion 210 is provided near the center of the seal ring 200 in the axial direction, and the coil spring 500 is arranged so as to contact the end surface of the protrusion 210 on the high pressure side (H). There is. As a result, the length of the inner peripheral surface of the seal ring 200 in the axial direction is made as long as possible by effectively utilizing the arrangement space.
  • Example 2 shows Example 2 of the present invention.
  • the configuration in which the groove is provided on the inner peripheral surface of the seal ring is shown, but in the present embodiment, the configuration in the case where such a groove is not provided is shown. Further, in this embodiment, a configuration in which a holding member for holding the pressing member is provided is shown. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 4 is a partially broken cross-sectional view of the sealing device according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which the sealing device is partially cut at a surface including the central axis of the sealing device when viewed from the outer peripheral surface side. Is shown on the upper side of the figure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the sealing structure according to the first embodiment of the present invention, and for the sealing device, shows a cross-sectional view of the sealing device cut along a surface including the central axis.
  • the sealing device has a rotationally symmetric shape except for a part.
  • the sealing structure according to the present embodiment includes a rotating shaft 50, a housing 60 having a shaft hole through which the rotating shaft 50 is inserted, and a sealing device 10A for sealing an annular gap between the rotating shaft 50 and the housing 60.
  • the sealing device 10A is fixed to the housing 60 and is configured to provide a gap between the sealing device 10A and the rotating shaft 50. By the sealing device 10A, an annular gap between the rotating shaft 50 and the housing 60 is separated, and leakage of the fluid to be sealed can be suppressed.
  • the fluid to be sealed is sealed on the left side via the sealing device 10A, and the pressure becomes high when the device is used.
  • the left side via the sealing device 10A will be referred to as a high pressure side (H)
  • the opposite side (right side) will be referred to as a low pressure side (L).
  • the sealing device 10A according to the present embodiment can be suitably used, for example, as a gas seal (the fluid to be sealed is a high-pressure gas) in auxiliary machinery of an automobile.
  • the sealing device 10A vibrates the case 100, the seal ring 200A and the vibration suppression ring 300 held in the case 100, the elastic ring 400 for holding the vibration suppression ring 300 in the case 100, and the seal ring 200A. It is provided with a spring 500A as a pressing member that presses against the ring 300. Further, in this embodiment, a holding member 150 that is mounted on the case 100 and holds the spring 500A is provided.
  • the seal ring 200A is made of a material having a lower hardness than the vibration suppressing ring 300.
  • the holding member 150 is mounted on the inner peripheral surface of the large diameter portion 110 by fitting or the like along the inward flange portion 111 in the case 100.
  • the holding member 150 is provided with a cylindrical portion on the inner peripheral surface side, and the spring 500A can be held (positioned) by the cylindrical portion.
  • the seal ring 200A is an annular member made of a carbon material or the like. Similar to the first embodiment, the seal ring 200A is provided with an annular projecting portion 210 projecting outward in the radial direction on the outer peripheral surface side. On the outer peripheral surface of the annular protrusion 210, a recess 211 into which the convex portion 112 provided in the case 100 enters is provided at least at one place in the circumferential direction. By entering the convex portion 112 into the concave portion 211 in this way, the movement of the seal ring 200 in the rotational direction is restricted.
  • the seal ring 200A is arranged in a state where an annular gap is provided between the seal ring 200A and the outer peripheral surface of the rotating shaft 50.
  • This annular gap is set by a dimension that exerts a Romakin effect by the fluid pressure of the fluid to be sealed that enters from the high pressure side (H) toward the low pressure side (L).
  • the inner peripheral surface of the seal ring 200A is composed of a cylindrical surface region 220A composed of a cylindrical surface, and the groove 230 as in the first embodiment is not provided.
  • the seal ring 200A also includes an annular protrusion 240 that protrudes toward the low pressure side (L), as in the first embodiment.
  • the tip of the protrusion 240 is configured to be in surface contact with the vibration suppressing ring 300.
  • the seal ring 200A configured as described above is held in the case 100 in a state where the movement in the rotation direction is restricted, and the high pressure side (H) becomes high pressure when the device is used, and the low pressure side (H) on the opposite side (low pressure side). By arranging it so as to be separated from L), the sealing function is exhibited.
  • the spring 500A is made of metal or the like. One end of the spring 500A is held by the holding member 150, and the other end is arranged so as to be in contact with the end surface of the annular protrusion 210 of the seal ring 200A on the high pressure side (H). As a result, the seal ring 200A is pressed toward the low pressure side (L), that is, the vibration suppression ring 300. As a result, the seal ring 200A is positioned in the axial direction. Further, the seal ring 200A is positioned in the radial direction by being pressed by the spring 500A in combination with the frictional resistance acting between the seal ring 200A and the vibration suppression ring 300, and is positioned downward by its own weight. Misalignment is also suppressed.
  • the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained. Since the labyrinth groove and the screw pump groove are not provided on the inner peripheral surface of the seal ring 200A according to the present embodiment, the sealing property is lower than that of the first embodiment. However, since the processing cost of the seal ring 200A can be suppressed by the amount that the groove is not formed, it is effective to adopt the sealing device 10A according to the present embodiment when the required sealing property is not so high. Moreover, the Romakin effect is higher than that in the case of Example 1.
  • the spring 500A as the pressing member can be positioned more accurately.
  • an annular protrusion 210 is provided near the center of the seal ring 200A in the axial direction, and the spring 500A is arranged so as to be in contact with the end surface of the protrusion 210 on the high pressure side (H). ing.
  • the length of the inner peripheral surface of the seal ring 200A in the axial direction is made as long as possible by effectively utilizing the arrangement space.
  • Example 3 shows Example 3 of the present invention.
  • a configuration is shown in which the structure for restricting the movement of the seal ring with respect to the case in the rotational direction is different from that in the first embodiment.
  • a configuration is shown in which a holding portion for holding the pressing member is provided in the case. Since other basic configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 6 is a front view of the sealing device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the sealing device according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to the AA cross-sectional view in FIG.
  • the sealing device has a rotationally symmetric shape except for a part.
  • the sealing structure to which the sealing device 10B according to the present embodiment is applied is the same as in the first and second embodiments, and the sealing device 10B is fixed to the housing 60 and between the rotating shaft 50 and the housing 60. Is configured to provide a gap.
  • the sealing device 10B vibrates the case 100B, the seal ring 200B and the vibration suppression ring 300 held in the case 100B, the elastic ring 400 for holding the vibration suppression ring 300 in the case 100, and the seal ring 200B. It is provided with a spring 500B as a pressing member that presses against the ring 300.
  • the seal ring 200B is made of a material having a lower hardness than the vibration suppressing ring 300.
  • Case 100B is an annular member made of metal or the like, as in the above embodiment.
  • the case 100B includes a cylindrical large-diameter portion 110 that is fixed to the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 60 by press fitting or the like.
  • the case 100B is not provided with a small diameter portion.
  • inward flange portions 111 and 113 are provided on one end side and the other end side of the large diameter portion 110, respectively.
  • the sealing device 10B is in the annular gap between the rotating shaft 50 and the housing 60 so that the inward flange portion 111 is on the high pressure side (H) and the inward flange portion 113 is on the low pressure side (L). Is placed in.
  • three bent portions 111a are provided at the tip of the inward flange portion 111 of the case 100B. These bent portions 111a play a role of holding the spring 500B. That is, in this embodiment, a structure is adopted in which the holding member 150 shown in the second embodiment is integrally provided in the case 100B. Further, in this embodiment, the tip of the inward flange portion 111 of the case 100B is provided with three detenting recesses 111b for restricting the movement of the seal ring 200B in the rotational direction. ..
  • the seal ring 200B is an annular member made of a carbon material or the like. Similar to the first embodiment, the seal ring 200B has an annular protrusion 210B protruding radially outward toward the outer peripheral surface side and an annular protrusion 240B protruding toward the low pressure side (L) during use. It is provided. The tip of the protrusion 240B is configured to be in surface contact with the vibration suppressing ring 300, as in the above embodiment.
  • seal ring 200B according to the present embodiment, three recesses 251B are provided on the opposite side of the protruding portion 240B at intervals in the circumferential direction.
  • the convex portions 252B provided between the adjacent concave portions 251B enter into the three concave portions 111b provided at the tips of the inward flange portions 111 in the case 100B, whereby the seal ring 200B with respect to the case 100B is provided. Movement in the direction of rotation is restricted.
  • the seal ring 200B is arranged in a state where an annular gap is provided between the seal ring 200B and the outer peripheral surface of the rotating shaft 50.
  • This annular gap is set by a dimension that exerts a Romakin effect by the fluid pressure of the fluid to be sealed that enters from the high pressure side (H) toward the low pressure side (L).
  • the inner peripheral surface of the seal ring 200B is composed of a cylindrical surface region 220B composed of a cylindrical surface, and the groove 230 as in the first embodiment is not provided.
  • the seal ring 200B configured as described above is held in the case 100B in a state where the movement in the rotation direction is restricted, and the high pressure side (H) becomes high pressure when the device is used, and the low pressure side (H) on the opposite side (low pressure side). By arranging it so as to be separated from L), the sealing function is exhibited.
  • the spring 500B is made of metal or the like. One end of the spring 500B is held by the bent portion 111a of the inward flange portion 111 in the case 100B, and the other end is arranged so as to be in contact with the end surface of the annular protrusion 21B of the seal ring 200B on the high pressure side (H). To. As a result, the seal ring 200B is pressed toward the low pressure side (L), that is, the vibration suppression ring 300. As a result, the seal ring 200B is positioned in the axial direction.
  • seal ring 200B is positioned in the radial direction by being pressed by the spring 500B in combination with the frictional resistance acting between the seal ring 200B and the vibration suppression ring 300, and is positioned downward by its own weight. Misalignment is also suppressed.

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Abstract

回転軸の回転速度が高い場合でも、安定的に密封機能を発揮することのできる密封装置を提供する。　回転軸５０と、回転軸５０が挿通される軸孔を有するハウジング６０との間の環状隙間を封止する密封装置１０であって、前記軸孔に対して固定されるケース１００と、ケース１００内において、回転方向への移動が規制された状態でケース１００に保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側（Ｈ）と、その反対側の低圧側（Ｌ）との間を隔てるように配されるシールリング２００と、を備え、シールリング２００は、回転軸５０の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置され、かつ、前記環状隙間は高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定されることを特徴とする。

Description

密封装置
　本発明は、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。
　一般的に、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置においては、回転軸に摺動した状態で接触するシールリングなどが設けられている。しかしながら、このような接触型の密封装置では、回転軸の回転速度に対応できる領域には限度がある。
特許第２６６２７２０号公報
　本発明の目的は、回転軸の回転速度が高い場合でも、安定的に密封機能を発揮することのできる密封装置を提供することにある。
　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　すなわち、本発明の密封装置は、
　回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
　前記軸孔に対して固定されるケースと、
　前記ケース内において、回転方向への移動が規制された状態で前記ケースに保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側と、その反対側の低圧側との間を隔てるように配されるシールリングと、
　を備え、
　前記シールリングは、前記回転軸の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置され、かつ、前記環状隙間は前記高圧側から低圧側に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定されることを特徴とする。
　本発明によれば、シールリングと回転軸の外周面と間には環状隙間が設けられつつも、ロマキン効果によって、回転軸とシールリングとの間で調心効果が得られるため、環状隙間は安定的に保たれる。これにより、シールリングと回転軸が接してしまう（摺動してしまう）ことを抑制することができる。また、ロマキン効果を奏する寸法により設定される環状隙間は微小な隙間とすることができるため、密封機能を発揮させることができる。
　前記シールリングの内周面には、ラビリンスシール構造をなすラビリンス溝、及び前記環状隙間に進入した密封対象流体を前記高圧側に向かって戻すネジポンプ機能を発揮するネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方が設けられているとよい。
　これにより、上記の調心効果と相俟って、安定的に密封機能が発揮される。更に、上記の通り、環状隙間が安定的に保たれることで、回転軸の回転速度の密封機能への影響を抑制することができる。
　前記シールリングの内周面には、円柱面により構成される円柱面領域を有し、前記ラビリンス溝及びネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方は、前記円柱面領域よりも前記低圧側に配されるとよい。なお、円柱面領域における内径と、ラビリンス溝及びネジポンプ溝が設けられる領域の内径は、同一となるように設定してもよいし、異なるように設定してもよい。
　このような円柱面領域を設けることで、より確実にロマキン効果（調心効果）を安定的に発揮させることができる。
　前記ケース内において、前記回転軸との間に環状隙間が設けられ、かつ前記シールリングよりも前記低圧側に配されて、前記シールリングに接した状態で前記ケースに対して保持される振動抑制用リングと、
　前記ケースと前記振動抑制用リングとの間の環状隙間を封止しつつ、前記振動抑制用リングを前記ケースに対して保持する弾性リングと、
　前記シールリングを前記振動抑制用リングに向かって押圧する押圧部材と、
　を備えるとよい。
　このような構成を採用することで、回転軸の振動に伴って、調心効果により、前記シールリングが径方向に移動しようとする場合には、シールリングと振動抑制用リングとの間で摩擦が生じ、シールリングの移動が抑制される。これにより、シールリングによる調心効果によって、回転軸自体の振動が抑制される。また、振動抑制用リングは弾性リングによって保持されるため、弾性リングによる振動吸収効果によって、各部材の振動が抑制される。また、押圧部材によって、シールリングは振動抑制用リングに向かって押圧されるため、シールリングと振動抑制用リングとの間に隙間が形成されてしまうことを抑制することができ、この隙間から密封対象流体が漏れてしまうことを抑制することができる。
　前記シールリングは、前記振動抑制用リングよりも低硬度な材料により構成されるとよい。例えば、前記シールリングはカーボン材料により構成され、かつ前記振動抑制用リングは金属材料又はセラミック材料により構成されると好適である。
　また、前記ケースに装着され、かつ前記押圧部材を保持する保持部材を備えることも好適である。
　なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
　以上説明したように、本発明によれば、回転軸の回転速度が高い場合でも、安定的に密封機能を発揮させることができる。
図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。 図４は本発明の実施例２に係る密封装置の一部破断断面図である。 図５は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。 図６は本発明の実施例３に係る密封装置の正面図である。 図７は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。
　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（実施例１）
　図１～図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図であり、密封装置を外周面側から見た状態で、密封装置の中心軸線を含む面で一部を切断した断面図を図中上側に示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図であり、密封装置については、上記の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図であり、上記の中心軸線に垂直な面で密封装置を切断した断面図を示している。なお、密封装置は、一部を除き、回転対称形状である。
　＜密封構造＞
　特に、図２を参照して、本実施例に係る密封装置が適用された密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、回転軸５０と、回転軸５０が挿通される軸孔を有するハウジング６０と、回転軸５０とハウジング６０との間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備える。密封装置１０は、ハウジング６０に対して固定され、回転軸５０との間には隙間が設けられるように構成されている。密封装置１０によって、回転軸５０とハウジング６０との間の環状隙間が隔てられて、密封対象流体の漏れを抑制することができる。なお、図２中、密封装置１０を介して左側に密封対象流体が密封されており、装置の使用時においては高圧になる。以下、適宜、密封装置１０を介して左側を高圧側（Ｈ）と称し、その反対側（右側）を低圧側（Ｌ）と称する。なお、本実施例に係る密封装置１０は、例えば、自動車の補機類におけるガスシール（密封対象流体が高圧ガス）として、好適に利用することができる。
　＜密封装置＞
　本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。密封装置１０は、ケース１００と、ケース１００に保持されるシールリング２００及び振動抑制用リング３００と、振動抑制用リング３００をケース１００に保持するための弾性リング４００と、シールリング２００を振動抑制用リング３００に向かって押圧する押圧部材としてのコイルスプリング５００とを備えている。シールリング２００は、振動抑制用リング３００よりも低硬度な材料により構成される。
　ケース１００は、金属などにより構成される環状の部材である。このケース１００は、ハウジング６０の軸孔の内周面に圧入などにより固定される大径部１１０と、大径部１１０よりも低圧側（Ｌ）に配され、かつ大径部１１０よりも外径の小さな小径部１２０とを備えている。また、大径部１１０の端部には内向きフランジ部１１１が設けられ、かつ、大径部１１０の周方向の少なくとも一か所には、シールリング２００の回転方向への移動を規制するための回り止め用の凸部１１２が設けられている。そして、小径部１２０の端部にも内向きフランジ部１２１が設けられている。
　シールリング２００は、カーボン材料などにより構成される環状の部材である。このシールリング２００には、外周面側に径方向外側に突出する環状の突出部２１０が設けられている。この環状の突出部２１０の外周面には、周方向の少なくとも一か所に、ケース１００に設けられた凸部１１２が入り込む凹部２１１が設けられている。このように、凹部２１１に凸部１１２が入り込むことで、シールリング２００の回転方向への移動が規制される。なお、図３においては、凹部２１１に凸部１１２が入り込んだ部位における断面図を示している。この図においては、凸部１１２と凹部２１１が周方向の一か所にのみ設けられる場合の構成を示している。ただし、このような凸部と凹部については、周方向の複数個所に設けてもよい。
　シールリング２００は、回転軸５０の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置される。この環状隙間は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定される。また、シールリング２００の内周面には、円柱面により構成される円柱面領域２２０が設けられている。この円柱面領域２２０は、シールリング２００の内周面のうち高圧側（Ｈ）に設けられている。そして、シールリング２００の内周面には、円柱面領域２２０よりも低圧側（Ｌ）に、少なくとも一つの溝２３０が設けられている。なお、図１，２においては、隣り合う溝２３０の間の部分の内径が、円柱面領域２２０の内径と同一となるように図示しているが、これらの内径は同一であってもよいし異なっていてもよい。この溝２３０は、ラビリンスシール構造をなすラビリンス溝、及び上記の環状隙間に進入した密封対象流体を高圧側（Ｈ）に向かって戻すネジポンプ機能を発揮するネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方により構成される。ラビリンス構造については、公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、例えば、直通形と呼ばれるラビリンス構造を採用することができる。すなわち、適切な深さの溝を少なくとも１か所に設けることで、溝内部に渦を生じさせて、密封対象流体の漏れを抑制することが可能となる。また、ネジポンプ溝についても、公知技術であるので、その詳細な説明は省略するが、少なくとも一つの螺旋状の溝、又は少なくとも一つの軸線方向に対して傾斜する溝を設けることで、回転軸５０の回転方向に応じて、高圧側（Ｈ）に向かって密封対象流体を戻すような動圧を発生させることが可能となる。
　また、シールリング２００は、低圧側（Ｌ）に向かって突出する環状の突出部２４０も備えている。この突出部２４０の先端は振動抑制用リング３００に対して面接触するように構成されている。
　以上のように構成されるシールリング２００が、回転方向への移動が規制された状態でケース１００に保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側（Ｈ）と、その反対側の低圧側（Ｌ）との間を隔てるように配されることで、密封機能が発揮される。
　振動抑制用リング３００は、金属材料やセラミック材料などにより構成される円環状の部材である。この振動抑制用リング３００は、回転軸５０との間に環状隙間が設けられ、かつシールリング２００よりも低圧側（Ｌ）に配されて、シールリング２００に接した状態でケース１００に対して保持される。振動抑制用リング３００は、その内周面側については密封機能を発揮する役割を担っていない。従って、シールリング２００と回転軸５０との間の隙間は微小であるのに対して、振動抑制用リング３００と回転軸５０との間の環状隙間は微小にする必要はない。また、振動抑制用リング３００におけるシールリング２００との接触面は、シールリング２００が振動した場合に、シールリング２００と振動抑制用リング３００との間で摩擦抵抗が生じ、かつ、これらの間の隙間から密封対象流体が漏れないように、平坦な面かつ表面粗さとなるように構成されている。従って、そのような面が得られるように、振動抑制用リング３００の材料を採用し、かつ表面加工を施すとよい。
　以上のように構成される振動抑制用リング３００は、ゴムなどの弾性体により構成される弾性リング４００により保持される。そして、この弾性リング４００によって、ケース１００と振動抑制用リング３００との間の環状隙間が封止されるように構成されている。すなわち、弾性リング４００は、振動抑制用リング３００の外周面とケース１００における小径部１２０の内周面との間の隙間に配される円筒状部４１０を備えている。なお、この円筒状部４１０の外周面側には小径部１２０の内周面に圧縮した状態で配される環状凸部４１１を備えている。また、弾性リング４００は、振動抑制用リング３００とケース１００における内向きフランジ部１２１の端面間の隙間に配される内向きフランジ部４２０を備えている。このように構成される弾性リング４００によって、振動抑制用リング３００が保持されることで、振動抑制用リング３００は、軸線方向と径方向の双方に対して位置決めされた状態で、ケース１００に保持される。
　コイルスプリング５００は、金属などにより構成される。このコイルスプリング５００は、その一端がケース１００における内向きフランジ部１１１に接し、他端がシールリング２００における環状の突出部２１０の高圧側（Ｈ）の端面に接するように配される。これにより、シールリング２００は、低圧側（Ｌ）、すなわち、振動抑制用リング３００に向かって押圧される。これにより、シールリング２００の軸線方向の位置決めがなされる。また、シールリング２００は、振動抑制用リング３００との間で摩擦抵抗が作用することも相俟って、コイルスプリング５００により押圧されることで、径方向に対しても位置決めされ、自重により下方に位置ずれしてしまうことも抑制される。
　＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
　本実施例に係る密封装置１０によれば、シールリング２００と回転軸５０の外周面と間には環状隙間が設けられつつも、ロマキン効果によって、回転軸５０とシールリング２００との間で調心効果が得られるため、環状隙間は安定的に保たれる。すなわち、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって、上記の環状隙間に密封対象流体が入り込むと、圧力損失が生じる。そして、シールリング２００に対して回転軸５０の偏心が生じると、環状隙間においては、周方向において、隙間が拡がる部分と狭まる部分が生じる。隙間が拡がる部分では圧力損失が増大し圧力が低下し、隙間が狭まる部分では圧力損失が減少し、圧力が高まる。これにより、偏心をなくす方向に、シールリング２００に対する回転軸５０の傾きが調整され、調心効果が発揮される。なお、このような調心効果は、回転軸５０が回転していなくても、差圧が生じている限り発揮される。
　このように、本実施例に係る密封装置１０によれば、ロマキン効果（調心効果）が発揮されるため、シールリング２００と回転軸５０が接してしまう（摺動してしまう）ことを抑制することができる。また、ロマキン効果を奏する寸法により設定される環状隙間は微小な隙間とすることができるため、密封機能を発揮させることができる。
　そして、シールリング２００の内周面には、ラビリンス溝及びネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方が設けられている。そのため、上記の調心効果と相俟って、安定的に密封機能が発揮される。更に、上記の通り、環状隙間が安定的に保たれることで、回転軸５０の回転速度の密封機能への影響を抑制することができる。従って、本実施例に係る密封装置１０によれば、回転軸５０の回転速度が高い場合でも、安定的に密封機能を発揮させることができる。
　また、本実施例に係るシールリング２００の内周面には、円柱面により構成される円柱面領域２２０を有している。従って、より確実にロマキン効果（調心効果）を安定的に発揮させることができる。すなわち、本実施例に係るシールリング２００においては、内周面全体によって、ロマキン効果が発揮されるものの、円柱面領域２２０によって、より確実にロマキン効果を発揮させつつ、溝２３０によって、より確実に密封対象流体の漏れを抑制させることができる。
　また、本実施例に係る密封装置１０においては、回転軸５０の振動に伴って、調心効果により、シールリング２００が径方向に移動しようとする場合には、シールリング２００と振動抑制用リング３００との間で摩擦が生じ、シールリング２００の移動が抑制される。これにより、シールリング２００による調心効果によって、回転軸自体の振動が抑制される。つまり、調心効果によって、回転軸５０に対してシールリング２００が移動しようとしても、その移動が規制されることで、シールリング２００によって、逆に回転軸５０に対して調心効果が作用して、回転軸５０の振動が抑制される。
　また、振動抑制用リング３００は弾性リング４００によって保持されるため、弾性リング４００による振動吸収効果によっても、各部材の振動が抑制される。また、コイルスプリング５００によって、シールリング２００は振動抑制用リング３００に向かって押圧されるため、シールリング２００と振動抑制用リング３００との間に隙間が形成されてしまうことを抑制することができ、この隙間から密封対象流体が漏れてしまうことを抑制することができる。
　なお、密封機能を高めるためには、シールリング２００の内周面における軸線方向の長さが長いほどよい。本実施例においては、シールリング２００の軸線方向の中央付近に環状の突出部２１０を設けて、この突出部２１０の高圧側（Ｈ）の端面に対してコイルスプリング５００が接するように配されている。これにより、配置スペースを有効に活用することで、シールリング２００の内周面における軸線方向の長さが極力長くなるようにしている。
　（実施例２）
　図４及び図５には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、シールリングの内周面に溝を設ける場合の構成を示したが、本実施例では、このような溝を設けない場合の構成を示す。また、本実施例においては、押圧部材を保持する保持部材を設ける場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図４は本発明の実施例２に係る密封装置の一部破断断面図であり、密封装置を外周面側から見た状態で、密封装置の中心軸線を含む面で一部を切断した断面図を図中上側に示している。図５は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図であり、密封装置については、上記の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を示している。なお、密封装置は、一部を除き、回転対称形状である。
　＜密封構造＞
　特に、図５を参照して、本実施例に係る密封装置が適用された密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、回転軸５０と、回転軸５０が挿通される軸孔を有するハウジング６０と、回転軸５０とハウジング６０との間の環状隙間を封止する密封装置１０Ａとを備える。密封装置１０Ａは、ハウジング６０に対して固定され、回転軸５０との間には隙間が設けられるように構成されている。密封装置１０Ａによって、回転軸５０とハウジング６０との間の環状隙間が隔てられて、密封対象流体の漏れを抑制することができる。なお、図５中、密封装置１０Ａを介して左側に密封対象流体が密封されており、装置の使用時においては高圧になる。以下、適宜、密封装置１０Ａを介して左側を高圧側（Ｈ）と称し、その反対側（右側）を低圧側（Ｌ）と称する。なお、本実施例に係る密封装置１０Ａは、例えば、自動車の補機類におけるガスシール（密封対象流体が高圧ガス）として、好適に利用することができる。
　＜密封装置＞
　本実施例に係る密封装置１０Ａについて、より詳細に説明する。密封装置１０Ａは、ケース１００と、ケース１００に保持されるシールリング２００Ａ及び振動抑制用リング３００と、振動抑制用リング３００をケース１００に保持するための弾性リング４００と、シールリング２００Ａを振動抑制用リング３００に向かって押圧する押圧部材としてのスプリング５００Ａとを備えている。また、本実施例においては、ケース１００に装着され、かつスプリング５００Ａを保持する保持部材１５０を備えている。なお、シールリング２００Ａは、振動抑制用リング３００よりも低硬度な材料により構成される。
　ケース１００，振動抑制用リング３００及び弾性リング４００の構成については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。なお、保持部材１５０は、ケース１００における内向きフランジ部１１１に沿うように、大径部１１０の内周面に対して嵌合などにより装着される。保持部材１５０には、内周面側に円筒状の部分が設けられており、この円筒状の部分によって、スプリング５００Ａを保持する（位置決めする）ことができる。
　シールリング２００Ａは、カーボン材料などにより構成される環状の部材である。このシールリング２００Ａには、実施例１と同様に、外周面側に径方向外側に突出する環状の突出部２１０が設けられている。この環状の突出部２１０の外周面には、周方向の少なくとも一か所に、ケース１００に設けられた凸部１１２が入り込む凹部２１１が設けられている。このように、凹部２１１に凸部１１２が入り込むことで、シールリング２００の回転方向への移動が規制される。
　シールリング２００Ａは、回転軸５０の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置される。この環状隙間は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定される。また、本実施例の場合、シールリング２００Ａの内周面は、円柱面により構成される円柱面領域２２０Ａにより構成されており、実施例１のような溝２３０は設けられていない。
　また、シールリング２００Ａは、実施例１と同様に、低圧側（Ｌ）に向かって突出する環状の突出部２４０も備えている。この突出部２４０の先端は振動抑制用リング３００に対して面接触するように構成されている。
　以上のように構成されるシールリング２００Ａが、回転方向への移動が規制された状態でケース１００に保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側（Ｈ）と、その反対側の低圧側（Ｌ）との間を隔てるように配されることで、密封機能が発揮される。
　スプリング５００Ａは、金属などにより構成される。このスプリング５００Ａは、その一端が保持部材１５０に保持され、他端がシールリング２００Ａにおける環状の突出部２１０の高圧側（Ｈ）の端面に接するように配される。これにより、シールリング２００Ａは、低圧側（Ｌ）、すなわち、振動抑制用リング３００に向かって押圧される。これにより、シールリング２００Ａの軸線方向の位置決めがなされる。また、シールリング２００Ａは、振動抑制用リング３００との間で摩擦抵抗が作用することも相俟って、スプリング５００Ａにより押圧されることで、径方向に対しても位置決めされ、自重により下方に位置ずれしてしまうことも抑制される。
　以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０Ａにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例に係るシールリング２００Ａの内周面には、ラビリンス溝及びネジポンプ溝は設けられていない分、実施例１の場合に比べて密封性は低い。しかしながら、溝を形成しない分だけ、シールリング２００Ａの加工コストを抑制できるため、要求される密封性がそれほど高くない場合には、本実施例に係る密封装置１０Ａを採用することは有効である。また、ロマキン効果は、実施例１の場合よりも高くなる。
　また、本実施例においては、保持部材１５０が設けられているので、押圧部材としてのスプリング５００Ａを、より正確に位置決めさせることができる。なお、本実施例においても、シールリング２００Ａの軸線方向の中央付近に環状の突出部２１０を設けて、この突出部２１０の高圧側（Ｈ）の端面に対してスプリング５００Ａが接するように配されている。これにより、配置スペースを有効に活用することで、シールリング２００Ａの内周面における軸線方向の長さが極力長くなるようにしている。
　（実施例３）
　図６及び図７には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、ケースに対するシールリングの回転方向への移動を規制する構造が上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。また、本実施例においては、押圧部材を保持する保持部をケースに設ける場合の構成を示す。その他の基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図６は本発明の実施例３に係る密封装置の正面図である。図７は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図であり、図６中のＡＡ断面図に相当する。なお、密封装置は、一部を除き、回転対称形状である。
　本実施例に係る密封装置１０Ｂが適用された密封構造については、上記実施例１及び実施例２と同様であり、密封装置１０Ｂは、ハウジング６０に対して固定され、回転軸５０との間には隙間が設けられるように構成される。
　本実施例に係る密封装置１０Ｂについて説明する。密封装置１０Ｂは、ケース１００Ｂと、ケース１００Ｂに保持されるシールリング２００Ｂ及び振動抑制用リング３００と、振動抑制用リング３００をケース１００に保持するための弾性リング４００と、シールリング２００Ｂを振動抑制用リング３００に向かって押圧する押圧部材としてのスプリング５００Ｂとを備えている。なお、シールリング２００Ｂは、振動抑制用リング３００よりも低硬度な材料により構成される。
　振動抑制用リング３００及び弾性リング４００の構成については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。
　ケース１００Ｂは、上記実施例と同様に、金属などにより構成される環状の部材である。このケース１００Ｂは、ハウジング６０の軸孔の内周面に圧入などにより固定される円筒状の大径部１１０を備えている。本実施例においては、上記実施例とは異なり、ケース１００Ｂには小径部は設けられていない。そして、本実施例に係るケース１００Ｂは、大径部１１０の一端側と他端側に、それぞれ内向きフランジ部１１１，１１３が設けられている。使用時においては、内向きフランジ部１１１が高圧側（Ｈ）、内向きフランジ部１１３が低圧側（Ｌ）となるように、密封装置１０Ｂは回転軸５０とハウジング６０との間の環状隙間内に配される。
　また、本実施例においては、ケース１００Ｂの内向きフランジ部１１１の先端に３か所の折り曲げ部１１１ａが設けられている。これらの折り曲げ部１１１ａは、スプリング５００Ｂを保持する役割を担っている。すなわち、本実施例においては、実施例２で示した保持部材１５０を、ケース１００Ｂに一体に設けたような構造を採用している。更に、本実施例においては、ケース１００Ｂの内向きフランジ部１１１の先端には、シールリング２００Ｂの回転方向への移動を規制するための回り止め用の凹部１１１ｂが３か所に設けられている。
　シールリング２００Ｂは、カーボン材料などにより構成される環状の部材である。このシールリング２００Ｂには、実施例１と同様に、外周面側に径方向外側に突出する環状の突出部２１０Ｂと、使用時における低圧側（Ｌ）に向かって突出する環状の突出部２４０Ｂが設けられている。この突出部２４０Ｂの先端は、上記実施例と同様に、振動抑制用リング３００に対して面接触するように構成されている。
　また、本実施例に係るシールリング２００Ｂにおいては、突出部２４０Ｂとは反対側に周方向に間隔を空けて３か所の凹部２５１Ｂが設けられている。これにより、隣り合う凹部２５１Ｂの間にそれぞれ設けられる凸部２５２Ｂが、ケース１００Ｂにおける内向きフランジ部１１１の先端に設けられた３か所の凹部１１１ｂに入り込むことで、ケース１００Ｂに対するシールリング２００Ｂの回転方向への移動が規制される。
　そして、本実施例においても、シールリング２００Ｂは、回転軸５０の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置される。この環状隙間は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定される。また、本実施例の場合、シールリング２００Ｂの内周面は、円柱面により構成される円柱面領域２２０Ｂにより構成されており、実施例１のような溝２３０は設けられていない。
　以上のように構成されるシールリング２００Ｂが、回転方向への移動が規制された状態でケース１００Ｂに保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側（Ｈ）と、その反対側の低圧側（Ｌ）との間を隔てるように配されることで、密封機能が発揮される。
　スプリング５００Ｂは、金属などにより構成される。このスプリング５００Ｂは、その一端がケース１００Ｂにおける内向きフランジ部１１１の折り曲げ部１１１ａに保持され、他端がシールリング２００Ｂにおける環状の突出部２１Ｂの高圧側（Ｈ）の端面に接するように配される。これにより、シールリング２００Ｂは、低圧側（Ｌ）、すなわち、振動抑制用リング３００に向かって押圧される。これにより、シールリング２００Ｂの軸線方向の位置決めがなされる。また、シールリング２００Ｂは、振動抑制用リング３００との間で摩擦抵抗が作用することも相俟って、スプリング５００Ｂにより押圧されることで、径方向に対しても位置決めされ、自重により下方に位置ずれしてしまうことも抑制される。
　以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０Ｂにおいても、上記実施例の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例においても、上記実施例１の場合と同様に、ラビリンス溝やネジポンプ溝を設ける構成を採用することもできる。
　１０，１０Ａ，１０Ｂ　密封装置
　５０　回転軸
　６０　ハウジング
　１００，１００Ｂ　ケース
　１１０　大径部
　１１１　内向きフランジ部
　１１１ａ　折り曲げ部
　１１１ｂ　凹部
　１１２　凸部
　１１３　内向きフランジ部
　１２０　小径部
　１２１　内向きフランジ部
　１５０　保持部材
　２００，２００Ａ，２００Ｂ　シールリング
　２１０，２１０Ｂ　突出部
　２１１　凹部
　２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ　円柱面領域
　２３０　溝
　２４０，２４０Ｂ　突出部
　２５１Ｂ　凹部
　２５２Ｂ　凸部
　３００　振動抑制用リング
　４００　弾性リング
　４１０　円筒状部
　４１１　環状凸部
　４２０　内向きフランジ部
　５００　コイルスプリング
　５００Ａ　スプリング

Claims (7)

  1. 　回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
    　前記軸孔に対して固定されるケースと、
    　前記ケース内において、回転方向への移動が規制された状態で前記ケースに保持されて、装置使用時に高圧となる高圧側と、その反対側の低圧側との間を隔てるように配されるシールリングと、
    　を備え、
    　前記シールリングは、前記回転軸の外周面との間に環状隙間が設けられた状態で配置され、かつ、前記環状隙間は前記高圧側から低圧側に向かって進入する密封対象流体の流体圧力によりロマキン効果を奏する寸法により設定されることを特徴とする密封装置。
  2. 　前記シールリングの内周面には、ラビリンスシール構造をなすラビリンス溝、及び前記環状隙間に進入した密封対象流体を前記高圧側に向かって戻すネジポンプ機能を発揮するネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
  3. 　前記シールリングの内周面には、円柱面により構成される円柱面領域を有し、前記ラビリンス溝及びネジポンプ溝のうちの少なくともいずれか一方は、前記円柱面領域よりも前記低圧側に配されることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
  4. 　前記ケース内において、前記回転軸との間に環状隙間が設けられ、かつ前記シールリングよりも前記低圧側に配されて、前記シールリングに接した状態で前記ケースに対して保持される振動抑制用リングと、
    　前記ケースと前記振動抑制用リングとの間の環状隙間を封止しつつ、前記振動抑制用リングを前記ケースに対して保持する弾性リングと、
    　前記シールリングを前記振動抑制用リングに向かって押圧する押圧部材と、
    　を備えることを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封装置。
  5. 　前記シールリングは、前記振動抑制用リングよりも低硬度な材料により構成されることを特徴とする請求項４に記載の密封装置。
  6. 　前記シールリングはカーボン材料により構成され、かつ前記振動抑制用リングは金属材料又はセラミック材料により構成されることを特徴とする請求項５に記載の密封装置。
  7. 　前記ケースに装着され、かつ前記押圧部材を保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項４，５または６に記載の密封装置。
     
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