WO2024034550A1 - 二次シール - Google Patents

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WO2024034550A1
WO2024034550A1 PCT/JP2023/028673 JP2023028673W WO2024034550A1 WO 2024034550 A1 WO2024034550 A1 WO 2024034550A1 JP 2023028673 W JP2023028673 W JP 2023028673W WO 2024034550 A1 WO2024034550 A1 WO 2024034550A1
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WO
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secondary seal
base portion
diameter side
sealing ring
outer diameter
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PCT/JP2023/028673
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English (en)
French (fr)
Inventor
正大 近藤
騎慎 秋吉
直道 森山
貴雄 菱川
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—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
    • F16J15/38—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member sealed by a packing

Definitions

  • the present invention relates to a secondary seal, for example, a secondary seal used in a rotary sealing ring.
  • mechanical seals are used to prevent leakage of sealed fluid.
  • a mechanical seal includes a rotating shaft inserted into the housing, a stationary sealing ring attached to the housing, and a rotating sealing ring attached to the rotating shaft, and the rotating sealing ring rotates together with the rotating shaft.
  • the sliding surfaces of the stationary sealing ring and the rotating sealing ring rotate and slide relative to each other, and leakage of the sealed fluid placed on one radial side of the sliding surface to the other radial side is prevented. It looks like this.
  • an elastic annular secondary seal is generally disposed between the rotating shaft and the rotating sealing ring to seal the space between the rotating shaft and the rotating sealing ring.
  • the mechanical seal shown in Patent Document 1 includes a sleeve fixed to a shaft.
  • the sleeve includes a flange portion extending radially outward from the shaft, and a rotating ring holding portion extending axially from the radially outer end of the flange portion.
  • a rotating ring is arranged on the inner diameter side of the rotating ring holding part.
  • a holder that is inserted through the rotating ring is fixed to the flange portion, and an O-ring is arranged between the rotating ring and the holder.
  • the O-ring can prevent the sealed fluid from leaking to the atmosphere from between the rotating ring and the holder.
  • the O-ring is deformed by centrifugal force and moves toward the outer diameter side, causing the inner circumference of the O-ring and the holder to separate, causing leakage of the sealed fluid. There was a risk that this would occur.
  • the present invention was made with attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a secondary seal that can ensure sealing performance even in a high-speed rotation environment.
  • the secondary seal of the present invention has the following features: An annular secondary seal that is radially held between a rotating sealing ring and a holding member that holds the rotating sealing ring, and sealing between the rotating sealing ring and the holding member, In any cross section in the circumferential direction, the secondary seal has a smaller area on the inner diameter side than on the outer diameter side of an axial line passing through the radial center. According to this, when centrifugal force is applied, it is difficult to deform in the radial direction, so that the inner diameter side of the secondary seal is difficult to float off the sealed surface. Therefore, sealing performance can be ensured even in a high-speed rotation environment.
  • the secondary seals may be made of the same material. According to this, generation of cracks and splitting can be prevented.
  • the secondary seal has an outer radially bulged portion and an inner radially bulged portion, each of which has a curved shape convex in the radial direction, and the inner radially bulged portion has a radially inner bulged portion.
  • the radius of curvature may be smaller than that of the side bulge. According to this, the secondary seal can be made difficult to deform in the radial direction. Furthermore, since the contact area of the inner diameter side of the secondary seal with the surface to be sealed can be reduced, the inner diameter side of the secondary seal is less likely to float off the surface to be sealed, and the secondary seal can be easily inserted during assembly.
  • a base having a base portion may be provided. According to this, it is possible to prevent the secondary seal from rolling in the axial direction when the secondary seal is inserted.
  • the base portion may have an axial dimension that is greater than or equal to a radial dimension between the rotary sealing ring and the holding member where the secondary seal is held. According to this, since the axial dimension of the secondary seal is larger than the radial dimension of the space in which it is held, it is possible to prevent the secondary seal from rolling.
  • the secondary seal may have an axially symmetrical shape. According to this, the secondary seal deforms in a well-balanced manner when centrifugal force is applied, resulting in good sealing performance.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a mechanical seal using a secondary seal in an embodiment of the present invention.
  • (a) is a perspective view of the rotary sealing ring and the case assembled together, viewed from one side
  • (b) is a perspective view of the rotary sealing ring and the case assembled, viewed from the other side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a secondary seal.
  • (a) to (c) are explanatory diagrams showing the procedure for assembling the rotary sealing ring and the case.
  • FIGS. 1 to 4 A secondary seal according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the right side of FIG. 1 will be described as one axial side
  • the left side of FIG. 1 will be described as the other axial side.
  • the secondary seal 1 of this embodiment is a secondary seal applied to a mechanical seal 10 used in the field of shaft seals in rotating machines such as automobiles and general industrial machines.
  • the mechanical seal 10 is of an inside type that seals the sealed fluid F that tends to leak from the outer diameter side of the sliding surface toward the inner diameter side, and is held on the rotating shaft 2. It mainly consists of a rotating sealing ring 4 that is rotatable together with the rotating shaft 2 through a case 3 as a member, and a stationary sealing ring 6 that is fixed to a housing 5 of the attached device via a case 7. It is configured.
  • the rotating seal ring 4 and the stationary seal ring 6 are typically formed of a combination of SiC (hard materials) or a combination of SiC (hard material) and carbon (soft material), but the sliding material is not limited to this. Any material used as a sliding material for mechanical seals is applicable.
  • SiC includes sintered bodies using boron, aluminum, carbon, etc. as sintering aids, as well as materials consisting of two or more phases with different components and compositions, such as SiC in which graphite particles are dispersed, and SiC.
  • There are reactive sintered SiC, SiC-TiC, SiC-TiN, etc. made of Si, and as carbon, carbon that is a mixture of carbonaceous and graphite, resin-molded carbon, sintered carbon, etc. can be used.
  • metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials, etc. can also be used.
  • the case 3 includes a first plate portion 3a, a second plate portion 3b, a third plate portion 3c, and a fourth plate portion 3d.
  • the first plate portion 3a is fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 2 and extends annularly toward the outer diameter side.
  • the second plate portion 3b extends annularly from the outer diameter end of the first plate portion 3a toward the other side in the axial direction.
  • the third plate portion 3c extends annularly from the other end of the second plate portion 3b toward the outer diameter.
  • the fourth plate portion 3d extends from the outer diameter end of the third plate portion 3c toward one side in the axial direction.
  • the fourth plate portions 3d have a strip shape with an approximately one-eighth arc when viewed in the axial direction, and are formed in a plurality, four in this embodiment, spaced apart in the circumferential direction.
  • a plurality of protrusions 4c are formed in the circumferential direction, extending in the outer radial direction. is inserted.
  • the rotary sealing ring 4 is connected to the case 3 in a state in which relative movement in the axial direction is allowed and movement in the circumferential direction is restricted.
  • annular recess 4b which is stepped in cross section and opens toward the other axial side and the inner diameter side.
  • a secondary seal 1 is disposed in pressure contact between the annular recess 4b and the second plate 3b of the case 3. This prevents the fluid F to be sealed from flowing out to the atmosphere A from between the annular recess 4b and the rotating shaft 2.
  • the specific structure of the secondary seal 1 will be detailed later.
  • a bellows 8 is arranged between the stationary sealing ring 6 and the case 7. This prevents the sealed fluid F from flowing out from between the stationary sealing ring 6 and the case 7 to the atmosphere A side.
  • a spring 9 is arranged between the case 7 and the bellows 8. As a result, the sliding surface 6a of the stationary sealing ring 6 is pressed against the sliding surface 4a of the rotating sealing ring 4, so that they slide closely together.
  • the secondary seal 1 is annular and includes a base 11, an outer bulge 12, and an inner bulge 13.
  • the base portion 11, the outer radially bulging portion 12, and the inner radially bulging portion 13 are made of an elastic body made of the same material.
  • the material of the elastic body constituting the secondary seal 1 may be rubber or synthetic resin.
  • the base 11 has a substantially rectangular shape that is long in the axial direction when viewed in cross section. Further, the axial dimension of the base portion 11 is longer than the axial dimension of the abutment point between the secondary seal 1 and the rotary sealing ring 4 or the axial dimension of the abutment point with the case 3. Further, the axial dimension is greater than the radial dimension between the rotary sealing ring 4 and the case 3 where the secondary seal 1 is held.
  • the outer diameter side bulging portion 12, which is the outer diameter portion of the secondary seal 1, has a curved shape convex in the outer diameter direction from the axial center of the base portion 11 in cross-sectional view.
  • the inner diameter side bulging portion 13, which is the inner diameter portion of the secondary seal 1, has a curved shape convex in the inner diameter direction from the axial center of the base portion 11 in cross-sectional view.
  • extending portions 11a and 11b are provided that extend further in the axial direction than the outer radial side bulging portion 12 and the inner radial side bulging portion 13.
  • the radius of curvature of the inner radially side bulging portion 13 is smaller than the curvature radius of the outer radially side bulging portion 12. That is, the inner radially bulged portion 13 has a tapered shape than the outer radially bulged portion 12.
  • the secondary seal 1 has a cross-sectional shape that is line symmetrical with respect to an imaginary line ⁇ extending radially through the axial center.
  • the radius of curvature of the inner bulge 13 is smaller than the radius of curvature of the outer bulge 12, so the cross-sectional area of the outer bulge 12 is smaller than the radius of curvature of the inner bulge 13. is larger than the cross-sectional area of Further, since the outer diameter side bulging part 12 and the inner diameter side swelling part 13 are made of the same material, the rigidity of the outer diameter side bulging part 12 is higher than the rigidity of the inner diameter side swelling part 13.
  • the radial stiffness kN of the outer radially bulged portion 12 and the inner radially bulged portion 13 can be determined by the following equation (1).
  • the rigidity of the outer diameter side bulge part 12 is higher than the rigidity of the inner diameter side bulge part 13 at the same length, the radial deformation of the outer diameter side bulge part 12 when a constant radial force is applied.
  • the amount is smaller than the amount of radial deformation of the inner diameter side bulging portion 13.
  • the base portion 11 has a longer radial dimension than the outer radially bulged portion 12 and the inner radially bulged portion 13.
  • the cross-sectional area of the base portion 11 is larger than the cross-sectional area of the outer diameter side bulging portion 12. That is, the base portion 11 has higher rigidity than the outer diameter side bulging portion 12.
  • the cross-sectional area of the base portion 11 is preferably about 2 to 30 times larger than the cross-sectional area of the outer diameter side bulging portion 12.
  • the secondary seal 1 is inserted into the annular recess 4b of the rotary seal ring 4 from the other side in the axial direction. At this time, almost no radial force is acting on the secondary seal 1.
  • the rotary seal ring 4 with the secondary seal 1 assembled therein is inserted into the recess formed by the second plate part 3b, third plate part 3c, and fourth plate part 3d of the case 3. 3e from one side in the axial direction.
  • the secondary seal 1 is compressed in the radial direction between the rotary seal ring 4 and the second plate portion 3b of the case 3.
  • the rigidity of the outer diameter side bulge part 12 is higher than the rigidity of the inner diameter side bulge part 13, the inner diameter side bulge part 13 deforms more than the outer diameter side bulge part 12, The outer diameter side bulging portion 12 hardly deforms.
  • the inner diameter side bulge part 13 has a tapered shape than the outer diameter side bulge part 12, the contact area of the inner diameter side bulge part 13 with the second plate part 3b can be reduced, so that the secondary seal 1 can be It is easy to insert the assembled rotary sealing ring 4.
  • the secondary seal 1 is moved in the axial direction due to the friction between the outer diameter side bulge 12 and the rotary seal ring 4 and the friction between the inner diameter side bulge 13 and the second plate 3b.
  • the extending portion 11a on one axial side of the secondary seal 1 comes into contact with the inner circumferential surface of the rotary sealing ring 4 constituting the annular recess 4b, and the extending portion 11a on the other axial side 11b contacts the second plate portion 3b, the rolling of the secondary seal 1 in the axial direction is restricted.
  • the rigidity of the outer diameter side bulge part 12 is higher than the rigidity of the inner diameter side bulge part 13, and the When held in the radial direction by Since it is hardly deformed, even if centrifugal force is applied to the secondary seal 1 as shown in FIG. Ru. Therefore, even in an environment where the rotating shaft 2 rotates at high speed, sealing performance can be ensured.
  • the secondary seal 1 is made of the same material, and the cross-sectional area of the outer diameter side bulge 12 is larger than the cross section of the inner diameter side bulge 13.
  • the rigidity in the radial direction can be made larger than the rigidity in the radial direction of the inner diameter side bulging portion 13.
  • outer diameter side bulge part 12 and the inner diameter side bulge part 13 each have a curved shape that is convex in the radial direction, and the inner diameter side bulge part 13 has a radius of curvature larger than that of the outer diameter side bulge part 12. is small, making it difficult for the outer diameter side bulging portion 12 to deform in the radial direction. Furthermore, since the contact area of the inner diameter side bulging portion 13 with the second plate portion 3b can be reduced, it is easy to insert the rotary sealing ring 4 to which the secondary seal 1 is assembled.
  • a base portion 11 having higher rigidity than the outer diameter side bulge portion 12 is provided between the outer diameter side bulge portion 12 and the inner diameter side bulge portion 13 . According to this, the base 11 hardly deforms when it is held between the rotary seal ring 4 and the case 3 in the radial direction, so that the radial thickness of the secondary seal 1 can be ensured and the sealing performance can be improved. can be increased.
  • the base portion 11 since the base portion 11 includes the extending portions 11a and 11b extending in the axial direction, the extending portions 11a and 11b prevent the secondary seal 1 from rolling in the axial direction when the secondary seal 1 is inserted. It can be prevented.
  • the secondary seal 1 since the secondary seal 1 has a symmetrical shape in the axial direction with respect to the imaginary line ⁇ , the secondary seal 1 deforms in a well-balanced manner when centrifugal force is applied, resulting in good sealing performance.
  • the secondary seal 1 is held between the rotary seal ring 4 and the case 3 on the inner diameter side of the rotary seal ring 4, but the secondary seal 1 rotates on the outer diameter side of the rotary seal ring. It may be held between the sealing ring and the holding member.
  • the outer radial side bulging part 12 and the inner radial side bulging part 13 have a curved shape, but the present invention is not limited to this. may be integrally formed, and in addition to or in addition to the above, the inner diameter portion may be rectangular, and in any cross section in the circumferential direction, the outer diameter side of the axial line passing through the radial center If the area on the inner diameter side is smaller than that, it may have any shape.
  • the rigidity of the base portion 11 is higher than the rigidity of the outer diameter side bulging portion 12, but the base portion may have the same rigidity as the outer diameter portion.
  • the secondary seal 1 has an axial dimension larger than the radial dimension, but the radial dimension may be larger than the axial dimension.
  • the spring 9 that maintains the surface pressure between the sliding surfaces is provided on the stationary seal ring 6 side, but the spring 9 may be provided on the rotary seal ring 4 side.
  • the secondary seal 1 has a symmetrical shape with respect to the radial line, but it may have an asymmetrical shape.
  • an inside-type configuration was exemplified that seals the fluid to be sealed that tends to leak from the outer diameter side of the sliding surface toward the inner diameter side. It may also be an outside type that seals the sealed fluid that is about to leak towards it.

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Abstract

高速回転環境下においても密封性を確保できる二次シールを提供する。　回転密封環４と回転密封環４を保持する保持部材３とにより径方向に狭持され、回転密封環４と保持部材３の間を密封する環状の二次シール１であって、二次シール１は、周方向における任意の断面において、径方向中心を通る軸方向線の外径側よりも内径側の面積が小さい。

Description

二次シール
　本発明は、二次シール、例えば回転密封環に用いられる二次シールに関する。
　自動車や一般産業機械等の回転機械における軸封の分野では、被密封流体の漏れを防止するためにメカニカルシールが用いられている。このようなメカニカルシールは、ハウジングに挿通される回転軸と、ハウジングに取付けられる静止密封環と、回転軸に取付けられる回転密封環と、を備えており、回転軸と共に回転密封環が回転することで静止密封環と回転密封環との摺動面同士が相対的に回転摺動し、摺動面の径方向一方側に配置される被密封流体の径方向他方側への漏れが防止されるようになっている。また、回転軸と回転密封環との間には弾性を有する環状の二次シールが配置され、回転軸と回転密封環との間が密封されることが一般的である。
　例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、シャフトに固定されるスリーブを備えている。スリーブはシャフトから外径側に延びるフランジ部と、フランジ部の外径端部から軸方向に延びる回転環保持部と、を備えている。回転環保持部の内径側には、回転環が配置される。また、フランジ部には、回転環に挿通されるホルダーが固定されており、回転環とホルダーとの間にＯリングが配置されている。
国際公開第２０１５／１０８１０７号（第６頁、第２図）
　特許文献１のメカニカルシールにあっては、Ｏリングにより回転環とホルダーとの間から大気側に被密封流体が漏れることを防止できるようになっている。しかしながら、シャフトが高速回転する環境下にあっては、Ｏリングが遠心力により外径側に移動するように変形するため、Ｏリングの内周とホルダーとが離間して被密封流体の漏れが生じる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、高速回転環境下においても密封性を確保できる二次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、本発明の二次シールは、
　回転密封環と該回転密封環を保持する保持部材とにより径方向に狭持され、前記回転密封環と前記保持部材の間を密封する環状の二次シールであって、
　前記二次シールは、周方向における任意の断面において、径方向中心を通る軸方向線の外径側よりも内径側の面積が小さい。
　これによれば、遠心力が作用したときに、径方向に変形しにくく、これにより二次シールの内径側が被シール面から浮きにくい。そのため、高速回転環境下においても密封性を確保できる。
　前記二次シールは、同一素材で構成されてもよい。
　これによれば、割れの発生や分割されることを防止することができる。
　前記二次シールは外径側膨出部及び内径側膨出部を有し、当該膨出部はそれぞれ径方向に凸状をなす湾曲形状であって、前記内径側膨出部は前記外径側膨出部よりも曲率半径が小さくてもよい。
　これによれば、二次シールを径方向に変形しにくくすることができる。また、被シール面に対する二次シールの内径側の接触面積を小さくできるので、二次シールの内径側が被シール面から浮きにくくかつ組み立て時に二次シールの挿入がしやすい。
　前記内径側膨出部と前記外径側膨出部との間には、前記外径側膨出部における前記回転密封環、或いは、前記保持部材と接触する軸方向寸法以上の軸方向寸法を有する基部が設けられていてもよい。
　これによれば、二次シールの挿入時に該二次シールが軸方向に転動することを防止できる。
　前記基部は、前記二次シールが挟持される箇所の前記回転密封環と前記保持部材との間の径方向寸法以上の軸方向寸法を有してもよい。
　これによれば、二次シールの軸方向寸法が挟持される空間の径方向寸法よりも大きいため、二次シールが転動することを防止できる。
　前記二次シールは、軸方向に対称形状をなしていてもよい。
　これによれば、遠心力が作用したときに二次シールがバランスよく変形するので密封性がよい。
本発明の実施例における二次シールを用いたメカニカルシールを示す縦断面図である。 （ａ）は回転密封環とケースとを組み立てた状態を一方側から見た斜視図、（ｂ）は回転密封環とケースとを組み立てた状態を他方側から見た斜視図である。 二次シールの構造を示す断面図である。 （ａ）～（ｃ）は回転密封環とケースとを組み立てる手順を示す説明図である。
　本発明に係る二次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。
　実施例に係る二次シールにつき、図１から図４を参照して説明する。以下、図１の紙面右側を軸方向一方側、紙面左側を軸方向他方側として説明する。
　本実施例の二次シール１は、自動車や一般産業機械などの回転機械における軸封の分野で用いられるメカニカルシール１０に適用される二次シールである。
　図１に示されるように、メカニカルシール１０は、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封するインサイド形のものであって、回転軸２に保持部材としてのケース３を介して回転軸２と共に回転可能な状態で設けられた回転密封環４と、被取付機器のハウジング５にケース７を介して固定された静止密封環６と、から主に構成されている。
　回転密封環４及び静止密封環６は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、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。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１および図２に示されるように、ケース３は、第１板部３ａと、第２板部３ｂと、第３板部３ｃと、第４板部３ｄと、から構成されている。第１板部３ａは、回転軸２の外周面に固定され外径側に環状に延びている。第２板部３ｂは、第１板部３ａの外径端部から軸方向他方側に環状に延びている。第３板部３ｃは、第２板部３ｂの他方側端部から外径側に環状に延びている。第４板部３ｄは、第３板部３ｃの外径端部から軸方向一方側に延びている。この第４板部３ｄは、軸方向視略８分の１円弧で片状をなし、周方向に離間して複数、本実施例では４個形成されている。
　回転密封環４の外周には、外径方向に延びる突出部４ｃが周方向に複数、本実施例では４個形成されており、隣接する突出部４ｃ間にはケース３の第４板部３ｄが挿通されている。これにより、回転密封環４はケース３に対し軸方向の相対移動が許容され、かつ周方向の移動が規制された状態で接続されている。
　また、回転密封環４の内周には、軸方向他方側かつ内径側に開口する断面視段状の環状凹部４ｂが形成されている。環状凹部４ｂとケース３の第２板部３ｂとの間には二次シール１が圧接されて配置されている。これにより被密封流体Ｆが環状凹部４ｂと回転軸２との間から大気Ａ側に流出することが防止されている。尚、二次シール１の具体的な構造については後に詳述する。
　図１に示されるように、静止密封環６とケース７との間には、ベローズ８が配置されている。これにより、被密封流体Ｆが静止密封環６とケース７との間から大気Ａ側に流出することが防止されている。
　また、ケース７とベローズ８との間には、スプリング９が配置されている。これにより、静止密封環６の摺動面６ａが回転密封環４の摺動面４ａに押し付けられ、互いに密接摺動するようになっている。
　図３に示されるように、二次シール１は、環状をなし、基部１１と、外径側膨出部１２と、内径側膨出部１３と、を有している。これら基部１１、外径側膨出部１２、内径側膨出部１３は同一素材の弾性体から構成されている。尚、二次シール１を構成する弾性体の素材は、ゴムであってもよいし、合成樹脂であってもよい。
　基部１１は、断面視で軸方向に長い略長方形をなしている。また、基部１１の軸方向寸法は二次シール１と回転密封環４との当接箇所の軸方向寸法、或いは、ケース３との当接箇所の軸方向寸法以上の長さとなっている。また、二次シール１が挟持される箇所の回転密封環４とケース３との間の径方向寸法以上の軸方向寸法となっている。
　二次シール１の外径部である外径側膨出部１２は、断面視において、基部１１の軸方向中央部から外径方向に凸状の湾曲形状をなしている。
　二次シール１の内径部である内径側膨出部１３は、断面視において、基部１１の軸方向中央部から内径方向に凸状の湾曲形状をなしている。
　基部１１の軸方向両側には、外径側膨出部１２および内径側膨出部１３よりも軸方向に張り出した延設部１１ａ，１１ｂが設けられている。
　内径側膨出部１３の曲率半径は、外径側膨出部１２の曲率半径よりも小さい。すなわち、内径側膨出部１３は外径側膨出部１２よりも先細り形状となっている。
　図３を参照し、二次シール１において、周方向における任意の断面において、径方向中心を通る仮想的な軸方向線（図３において軸方向に延びる一点破線を参照。）の外径側よりも内径側の面積が小さくなっている。
　また、二次シール１は、その断面において軸方向中心を通って径方向に延びる仮想線γを基準として線対称形状となっている。
　上述のように、内径側膨出部１３の曲率半径は、外径側膨出部１２の曲率半径よりも小さいことから、外径側膨出部１２の断面積は、内径側膨出部１３の断面積よりも大きくなっている。また、外径側膨出部１２および内径側膨出部１３は同一素材であることから、外径側膨出部１２の剛性は内径側膨出部１３の剛性よりも高くなっている。
　外径側膨出部１２および内径側膨出部１３の径方向剛性ｋＮは、下式（１）により求めることができる。
　　　ｋＮ＝ＥＡ／Ｌ　　　（１）
ｋＮ：径方向剛性
Ｅ：ヤング率
Ａ：断面積
Ｌ：長さ
　したがって、同じ長さにおける外径側膨出部１２の剛性は内径側膨出部１３の剛性よりも高いため、一定の径方向力が作用したときにおける外径側膨出部１２の径方向変形量は、内径側膨出部１３の径方向変形量よりも小さくなる。
　また、基部１１は、外径側膨出部１２，内径側膨出部１３よりも長い径方向寸法を有している。基部１１の断面積は、外径側膨出部１２の断面積よりも大きい。すなわち、基部１１は、外径側膨出部１２よりも剛性が高い。尚、基部１１の断面積は、外径側膨出部１２の断面積の２倍～３０倍程度の大きさであることが好ましい。
　次いで、ケース３と回転密封環４との組立について図４を用いて説明する。
　図４（ａ）に示されるように、先ず、回転密封環４の環状凹部４ｂに二次シール１を軸方向他方側から挿入する。このとき、二次シール１には、径方向の力がほとんど作用していない。
　次いで、図４（ｂ）に示されるように、二次シール１を組み付けた回転密封環４をケース３の第２板部３ｂ、第３板部３ｃ、第４板部３ｄで構成された凹部３ｅに対して軸方向一方側から挿入する。
　これにより、二次シール１は、回転密封環４とケース３の第２板部３ｂとの間で径方向に圧縮される。このとき、外径側膨出部１２の剛性は内径側膨出部１３の剛性よりも高くなっていることから、外径側膨出部１２よりも内径側膨出部１３が大きく変形し、外径側膨出部１２はほとんど変形しない。
　また、内径側膨出部１３は外径側膨出部１２よりも先細りした形状であるため、第２板部３ｂに対する内径側膨出部１３の接触面積を小さくできるので、二次シール１を組み付けた回転密封環４の挿入作業がしやすい。
　また、回転密封環４の挿入時には、外径側膨出部１２と回転密封環４との摩擦や内径側膨出部１３と第２板部３ｂとの摩擦により、二次シール１が軸方向に転動しようとするが、二次シール１の軸方向一方側の延設部１１ａが環状凹部４ｂを構成する回転密封環４の内周面に接触するとともに、軸方向他方側の延設部１１ｂが第２板部３ｂに接触することにより、二次シール１の軸方向への転動が規制される。
　図４（ｃ）に示されるように、第３板部３ｃに回転密封環４の軸方向他端部が当接するまで回転密封環４を凹部３ｅに挿入することでケース３と回転密封環４との組立が完了する。ここで、二次シール１の外径側膨出部１２が接触する部材（言い換えると、二次シール１が挟持される部材のうち、外径側膨出部１２が接触する部材）において、二次シール１の挿入方向とは反対側に径方向壁があると良く、挿入時に外径側膨出部１２が滑り、二次シール１がずれても径方向壁と当接して押し込むことができる。つまり、図４においては環状凹部４ｂの径方向壁があると良い。
　以上説明したように、本実施例の二次シール１は、外径側膨出部１２の剛性が内径側膨出部１３の剛性より高くなっており、回転密封環４とケース３との間で径方向に狭持された際には、図４（ｃ）に示されるように外径側膨出部１２よりも内径側膨出部１３が大きく変形し、外径側膨出部１２はほとんど変形しないため、図１に示されるように二次シール１に遠心力が作用しても内径側膨出部１３が被シール面としてのケース３の第２板部３ｂから浮き上がることが防止される。そのため、回転軸２が高速回転する環境下であっても密封性を確保できる。
　また、二次シール１は、同一素材で構成されており、外径側膨出部１２の断面積は、内径側膨出部１３の断面積よりも大きいため、外径側膨出部１２の放射方向の剛性を内径側膨出部１３の放射方向の剛性よりも大きくできる。
　また、外径側膨出部１２および内径側膨出部１３は、それぞれ径方向に凸状をなす湾曲形状であって、内径側膨出部１３は外径側膨出部１２よりも曲率半径が小さいため、外径側膨出部１２を径方向に変形しにくくすることができる。また第２板部３ｂに対する内径側膨出部１３の接触面積を小さくできるので、二次シール１を組み付けた回転密封環４の挿入作業がしやすい。
　また、外径側膨出部１２および内径側膨出部１３との間には、外径側膨出部１２よりも剛性の高い基部１１が設けられている。これによれば、基部１１は、回転密封環４とケース３との間で径方向に狭持された際にほとんど変形しないため、二次シール１の径方向の厚みを確保でき、密封性を高めることができる。
　また、基部１１は、軸方向に延びる延設部１１ａ，１１ｂを備えているため、延設部１１ａ，１１ｂにより二次シール１の挿入時に該二次シール１が軸方向に転動することを防止できる。
　また、二次シール１は、仮想線γを基準として軸方向に対称形状をなしているため、遠心力が作用したときに二次シール１がバランスよく変形するので密封性がよい。
　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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例では、二次シール１が、回転密封環４の内径側で回転密封環４とケース３とで狭持されている形態を例示したが、回転密封環の外径側で回転密封環と保持部材とで狭持されていてもよい。
　また、前記実施例では、外径側膨出部１２および内径側膨出部１３が湾曲形状をなしていたが、これに限られず、外径部位を矩形とし、さらに、外径部位と基部とが一体的に形成されていてもよく、上記に加え、或いは、上記とは別に、内径部位を矩形としてもよく、周方向における任意の断面において、径方向中心を通る軸方向線の外径側よりも内径側の面積が小さければ自由な形状としてもよい。
　また、前記実施例では、基部１１の剛性が外径側膨出部１２の剛性よりも高い形態を例示したが、基部は外径部位と同じ剛性であってもよい。
　また、前記実施例では、二次シール１が径方向寸法よりも軸方向寸法が大きくなっている形態を例示したが、軸方向寸法よりも径方向寸法が大きくなっていてもよい。
　また、前記実施例では、静止密封環６側に摺動面間の面圧を保持するスプリング９が設けられる形態を例示したが、回転密封環４側にスプリング９が設けられていてもよい。
　また、前記実施例では、二次シール１が径線に対して対称形状である形態を例示したが、非対称形状であってもよい。
　また、前記実施例では、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体を密封するインサイド形の形態を例示したが、摺動面の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封流体を密封するアウトサイド形でもよい。
１　　　　　　　　二次シール
２　　　　　　　　回転軸
３　　　　　　　　ケース（保持部材）
４　　　　　　　　回転密封環
４ａ　　　　　　　摺動面
５　　　　　　　　ハウジング
６　　　　　　　　静止密封環
６ａ　　　　　　　摺動面
９　　　　　　　　スプリング
１０　　　　　　　メカニカルシール
１１　　　　　　　基部
１１ａ，１１ｂ　　延設部
１２　　　　　　　外径側膨出部
１３　　　　　　　内径側膨出部
Ａ　　　　　　　　大気
Ｆ　　　　　　　　被密封流体

Claims (6)

  1. 　回転密封環と該回転密封環を保持する保持部材とにより径方向に狭持され、前記回転密封環と前記保持部材の間を密封する環状の二次シールであって、
    　前記二次シールは、周方向における任意の断面において、径方向中心を通る軸方向線の外径側よりも内径側の面積が小さい二次シール。
  2. 　前記二次シールは、同一素材で構成されている請求項１に記載の二次シール。
  3. 　前記二次シールは外径側膨出部及び内径側膨出部を有し、当該膨出部はそれぞれ径方向に凸状をなす湾曲形状であって、前記内径側膨出部は前記外径側膨出部よりも曲率半径が小さい請求項２に記載の二次シール。
  4. 　前記内径側膨出部と前記外径側膨出部との間には、前記外径側膨出部における前記回転密封環、或いは、前記保持部材と接触する軸方向寸法以上の軸方向寸法を有する基部が設けられている請求項３に記載の二次シール。
  5. 　前記基部は、前記二次シールが挟持される箇所の前記回転密封環と前記保持部材との間の径方向寸法以上の軸方向寸法を有する請求項４に記載の二次シール。
  6. 　前記二次シールは、軸方向に対称形状をなしている請求項１ないし５のいずれかに記載の二次シール。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0380156U (ja) * 1989-12-07 1991-08-16
JPH0423879U (ja) * 1990-06-21 1992-02-26
JP2000027997A (ja) * 1998-04-28 2000-01-25 Bellco Spa シ―ル装置
JP2010516560A (ja) * 2007-01-30 2010-05-20 ベルコ ソシエタ ペル アチオニ キャタピラのジョイントシールシステム
JP2021116885A (ja) * 2020-01-28 2021-08-10 イーグル工業株式会社 メカニカルシール用の二次シール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0380156U (ja) * 1989-12-07 1991-08-16
JPH0423879U (ja) * 1990-06-21 1992-02-26
JP2000027997A (ja) * 1998-04-28 2000-01-25 Bellco Spa シ―ル装置
JP2010516560A (ja) * 2007-01-30 2010-05-20 ベルコ ソシエタ ペル アチオニ キャタピラのジョイントシールシステム
JP2021116885A (ja) * 2020-01-28 2021-08-10 イーグル工業株式会社 メカニカルシール用の二次シール

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