專利名稱：旋轉(zhuǎn)軸密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)軸密封裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知有如圖6所示那樣使用由PTFE等構(gòu)成的密封元件31 的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置?；蛘哒f，已知有專利文獻(xiàn)1所示那樣的使用密封 元件的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置。
當(dāng)密封流體(包括氣體)為高壓時，或者周圍(特別是滑動面32) 成為高溫而使密封元件31的強(qiáng)度降低時，存在彎曲部33在局部較大 程度地產(chǎn)生異常磨損的問題。并且，當(dāng)密封流體室34的壓力P較高時， 因密封元件31的強(qiáng)度不夠，彎曲部33 (從圖6 (A)的正常狀態(tài))如 圖6 ( B )所示過度地在局部產(chǎn)生(過度)變形40，從外殼等板狀支承 件35的內(nèi)周端緣部36和旋轉(zhuǎn)軸37之間的間隙部38擠出，從而不能再 維持本來的形狀(參照圖6 (A))。這種局部的磨損或擠出會導(dǎo)致密 封裝置難以在長時間的使用期間內(nèi)發(fā)揮穩(wěn)定的密封性能。
作為應(yīng)對上述問題的方案，以往提出有圖7所示的旋轉(zhuǎn)軸密封裝 置(另外，在專利文獻(xiàn)2的圖6中也公開了同樣的密封裝置)。
專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2003 - 194231號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2005 - 201336號公報(bào)
但是，在圖7等所示的現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置中，外殼(板狀支 承件)35構(gòu)成為，內(nèi)周緣39具有向高壓側(cè)(密封流體室34側(cè))傾斜 且靠近旋轉(zhuǎn)軸37的錐形壁部41，從低壓側(cè)支承密封元件31的彎曲部 33，從而防止圖6 (B)所示的局部變形40。
然而，從組裝的便利性方面考慮，錐形壁部41的內(nèi)周面36A和旋 轉(zhuǎn)軸37需要確保某種程度的間隙42,并且在錐形壁部41的高壓側(cè)具 有銳利前端部43。
因此，在負(fù)栽高壓時，存在從上述間隙42擠出的問題，還有下述 問題，即，因銳利前端部43而劃傷彎曲部33，從而產(chǎn)生磨損粉末，導(dǎo) 致密封裝置壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于解決上述以往的各種問題，提供一種旋轉(zhuǎn)
軸密封裝置，即便氣體等的高壓作用于由PTFE等構(gòu)成的密封元件， 彎曲部也不會局部地異常變形，不會產(chǎn)生局部的磨損或損傷，從而可 以在長期間內(nèi)發(fā)揮良好的密封性。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，在以包含旋轉(zhuǎn)軸軸心的平面進(jìn)行剖切 所得的剖面形狀中，對具有彎曲部而呈L字形彎曲地安裝的密封元件 從低壓側(cè)進(jìn)行支承的板狀支承件從徑向外側(cè)到徑向內(nèi)側(cè)具有軸心正 交壁部、徑向內(nèi)側(cè)向高壓側(cè)以既定傾斜角度傾斜的錐形壁部、以及徑 向尺寸與所述密封元件的壁厚尺寸大致相等且呈軸心正交狀的內(nèi)周端 平坦壁部，并且，所述內(nèi)周端平坦壁部的最內(nèi)周端面與所述旋轉(zhuǎn)軸靠 近地配置，以在所述內(nèi)周端平坦壁部和所述旋轉(zhuǎn)軸之間形成微小間隙。
另外，所述錐形壁部的所述傾斜角度設(shè)定為20。
~40° ，并且， 所述內(nèi)周端平坦壁部與軸心正交面所成的角度設(shè)定為-5。
~+5° 。
另外，所述微小間隙在單側(cè)設(shè)定為0.1mm~0.25mm。若將所述內(nèi) 周端平坦壁部的外徑尺寸設(shè)為D，將所述旋轉(zhuǎn)軸的外徑尺寸設(shè)為d,將 所述密封元件的壁厚尺寸設(shè)為T3,則d+1.2T3<D<d+3.0T3的關(guān)系式 成立。
本發(fā)明具有如下的顯著效果。即便在高壓的密封流體壓力作用于 密封元件的受壓狀態(tài)下，密封元件也始終被板狀支承件穩(wěn)定地支承， 不會產(chǎn)生局部的異常變形，也不會導(dǎo)致密封元件從支承件和旋轉(zhuǎn)軸之 間的間隙部擠出，可在長時間的使用期間內(nèi)發(fā)揮穩(wěn)定且良好的密封性 能。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的主要部分放大剖視圖。 圖2是主要部分的放大剖面說明圖。
圖3是比較本發(fā)明、現(xiàn)有例及比較例并進(jìn)行說明的作用說明圖。 圖4是表示其他實(shí)施方式的主要部分放大剖視圖。 圖5是主要部分放大剖面說明圖。 圖6是表示現(xiàn)有例的剖視圖。圖7是表示其他現(xiàn)有例的放大剖視圖。
附圖標(biāo)記i兌明
2旋轉(zhuǎn)軸
4彎曲部
6低壓側(cè)
11高壓側(cè)
13內(nèi)周端平坦壁部
20軸心正交面
p角度
d外徑尺寸
L2軸心
e傾斜角度 d外徑尺寸
G微小間隙 T3壁厚尺寸
10軸心正交壁部 12錐形壁部 14最內(nèi)周端面
3密封元件 5板狀支承件
W13徑向尺寸
具體實(shí)施例方式
下面，基于圖示的實(shí)施方式說明本發(fā)明。
圖1、圖2和圖3 (A)表示本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置的一個實(shí)施 方式，安裝于殼體1和旋轉(zhuǎn)軸2之間。
附圖標(biāo)記3是由PTFE等構(gòu)成的板狀密封元件，具有彎曲部4而呈 L字形彎曲地安裝。即，如圖1所示，在利用包含旋轉(zhuǎn)軸2的軸心L2 的平面剖切所得的剖面形狀中，密封元件3呈由軸心正交部3A、彎曲 部4和(與軸心L2平行的)圓筒部3B構(gòu)成的L字形。
附圖標(biāo)記5是從低壓側(cè)6支承密封元件3的板狀支承件，在圖1中， 利用嵌裝到殼體l中的外殼7的一部分構(gòu)成支承件5。即，外殼7由殼 體嵌裝用圓筒部8和軸心正交狀的徑向壁部9構(gòu)成，后者(徑向壁部9) 構(gòu)成所述支承件5。
該支承件5從徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)依次具有軸心正交壁部10、徑 向內(nèi)側(cè)向高壓側(cè)11傾斜既定傾斜角度e的錐形壁部12、軸心正交狀的 內(nèi)周端平坦壁部13。
該軸心正交狀的內(nèi)周端平坦壁部13具有與密封元件3的壁厚尺寸 T3大致相等的徑向尺寸W13。
錐形壁部12及內(nèi)周端平坦壁部13中，特別是與密封元件3面對(甚至接觸)的高壓側(cè)的面12A、 13A很重要，在圖l所示的剖視圖中，錐 形面12A和平坦面13A之間的交點(diǎn)Z到內(nèi)周端平坦壁部13的最內(nèi)周 端面14之間的徑向尺寸被稱為所述徑向尺寸W13。
另外，上述最內(nèi)周端面14與旋轉(zhuǎn)軸2靠近地配置，以在內(nèi)周端平 坦壁部13和旋轉(zhuǎn)軸2之間形成微小間隙G。
上述微小間隙G (在單側(cè))設(shè)定為0.1min~0.25mm。若小于該下 限值，則在組裝時或因加工公差而可能導(dǎo)致最內(nèi)周端面14接觸旋轉(zhuǎn)軸 2表面。反之，若大于該上限值，則有可能導(dǎo)致密封元件3在受壓時的 彎曲部位從間隙G擠出。
將內(nèi)周端平坦壁部13的外徑尺寸設(shè)為D，將旋轉(zhuǎn)軸2的外徑尺寸 設(shè)為d,將密封元件3的壁厚尺寸設(shè)為T3，則設(shè)定成使得下式成立。
d+1.2T3《D《d+3.0T3
在此，內(nèi)周端平坦壁部13的上述外徑尺寸D相當(dāng)于所述交點(diǎn)Z描 繪的圓的直徑。
由圖1和圖2可知，D-d+2(Wu+G)，故可導(dǎo)出1.2T3<2( W13+G) 《3，0T3的關(guān)系式。因此，
0.6T3< (W13+G)《1.5T3的關(guān)系式成立，
其中，0.1mm《G".25mm。
交點(diǎn)Z的位置優(yōu)選如上所述進(jìn)行設(shè)定。
在此，若說明圖l整體的概略結(jié)構(gòu)，則該旋轉(zhuǎn)軸密封裝置中，外殼 7以直接靠近殼體l的孔部的方式嵌裝在該孔部中，并且例如利用臺階 部16和擋圏15等在軸向上定位。
向剖面為大致L字形的外殼7內(nèi)，依次嵌入密封元件3、圓環(huán)平板 狀的墊圏17和內(nèi)殼18,對外殼7的圓筒部8的前端側(cè)(高壓側(cè)11的 端部)進(jìn)行鉚接加工，從而一體組裝。
密封元件3在插入旋轉(zhuǎn)軸2之前(即未安裝狀態(tài))為圓環(huán)平板狀， 在插入旋轉(zhuǎn)軸2后的狀態(tài)(圖1的安裝狀態(tài))下剖面呈L字形，圓筒 部3B與旋轉(zhuǎn)軸2接觸。在該接觸面上，雖然省略了圖示，但一般形成 有螺旋槽，若旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)，則產(chǎn)生將密封流體擠回到高壓側(cè)11的泵 送作用，材質(zhì)采用PTFE等塑料材料。
由圖1也可知，密封元件3的外周端緣部被墊圏17和軸心正交壁 部IO以夾壓狀保持和固定.另外，密封元件3的背面(低壓側(cè)面)接觸在外殼7的軸心正交壁部10的高壓側(cè)面和錐形壁部12的高壓側(cè)面 12A上而得到保持，在圖3 (A)所示的通常受壓狀態(tài)下，平坦壁部13 的高壓側(cè)的面13A優(yōu)選維持輕輕接觸的狀態(tài)。
另外，(在圖1和圖2及圖5中)錐形壁部12的傾斜角度e設(shè)定 為20° ~40° 。即，設(shè)定為20° <e<40° 。
并且，內(nèi)周端平坦壁部13和軸心正交面20 (參照圖5)所成的角 度[3設(shè)定為-5。
~+5° 。即，設(shè)定為-5° <|3<+5° 。
這樣，內(nèi)周端平坦壁部13呈軸心正交狀指的是處于上述角度p的 范圍內(nèi)。角度(5為正，指的是平坦壁部13向高壓側(cè)11傾斜的狀態(tài)。 在^<( -5° )時，會在密封元件3的背壓側(cè)產(chǎn)生局部的異常變形。反 之，在|3>(+5° )時，會產(chǎn)生如圖7的現(xiàn)有例所述的前端部43的問題。
接著，圖4表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式，表示也可使用內(nèi)殼19的 一部分作為板狀支承件5。
在圖4中，外殼21具有圓筒部21b、高壓側(cè)內(nèi)突緣部21a及鉚接 部21c。橡膠部22通過粘接等一體固定在外殼21上，該橡膠部22包 括覆蓋外殼21的高壓側(cè)內(nèi)突緣部21a的U形橡膠部22a、向高壓側(cè) 11延伸且與旋轉(zhuǎn)軸2滑動接觸的橡膠唇部22b、穩(wěn)定于殼體1的內(nèi)周 面的外周覆蓋橡膠層部22c。
利用外殼21的內(nèi)突緣部21a和內(nèi)殼19的軸心正交壁部23夾持密 封元件3，并且是隔著U形橡膠部22a的一部分進(jìn)行夾持。
內(nèi)殼19的軸心正交壁部23與板狀支承件5對應(yīng)。
該圖4所示的實(shí)施方式中的板狀支承件5的形狀及尺寸等結(jié)構(gòu)與圖 1、圖2、圖5等中說明的結(jié)構(gòu)相同(相同的附圖標(biāo)記表示同一結(jié)構(gòu))， 省略其說明。
接著，參照圖3說明本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)帶來的作用(效果)，圖3 (A)表示前述圖1和圖2 (或圖4)所示本發(fā)明實(shí)施方式的受壓狀態(tài)， 當(dāng)作用壓力P時，密封元件3適度變形，不會產(chǎn)生變形缺陷或損傷。 即，密封元件3被錐形壁部12的高壓側(cè)面12A可靠地支承，且靠近旋 轉(zhuǎn)軸2的平坦壁部13的高壓側(cè)面13A通過輕輕接觸(較低的接觸面壓) 而進(jìn)行支承，故可防止局部異常變形且不會造成損傷。
圖3 (B)可以說如D-d+2G所示，表示不存在圖3 (A)中的平 坦壁部13時的情況，相當(dāng)于以往圖7所示的情況。此時，在有壓力P作用的受壓狀態(tài)下，密封元件31可能會因錐形壁部41的銳利前端部 43而受到損傷，且可能在間隙42的部位產(chǎn)生擠出，導(dǎo)致使用壽命縮短， 這是在D〈d+1.2T3時產(chǎn)生的問題。
另外，如圖3(C)所示，當(dāng)DXl+3.0T3時，密封元件3成為在2-3個部位彎曲(彎折)的形狀，或產(chǎn)生壓扁的變形，或產(chǎn)生翹曲等，從 而導(dǎo)致局部異常發(fā)熱或異常磨損。
因此，比較圖3 (A) 、 3 (B) 、 3 (C)可知，重要的是滿足本發(fā) 明的前述數(shù)學(xué)式d+1.2T3 < D < d+3.0T3及0.1mm < G < 0.25mm。換言 之，通過滿足上述數(shù)學(xué)式，(PTFE等制成的)密封元件3的"擠出(防 止)"和"變形"之間得到良好的平衡，不會產(chǎn)生密封元件3的厚度方向 和垂直方向的蠕變(徐變)，對密封面的影響即密封面的橫向移動或 螺旋槽的角度變化小，可維持良好的密封性能。
另外，本發(fā)明并不限于上迷圖示的實(shí)施方式，可自由進(jìn)行各種設(shè)計(jì) 變形，可具有兩個以上的密封元件3，也可具有兩個以上的圖4所示橡 膠唇部22b，特別是作為板狀支承件5，既可為外殼7，也可為內(nèi)殼19。 另外，錐形壁部12或內(nèi)周端平坦壁部13除構(gòu)成上述剖面呈直線的形 狀之外，也可構(gòu)成具有較大曲率半徑的弧形。作為板狀支承件5的制 造方法，并不限于鈑金加工，也可為切削加工或鑄造等。作為板狀支 承件5,并不限于金屬，塑料也是比較理想的。
權(quán)利要求
1. 一種旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其特征在于，在以包含旋轉(zhuǎn)軸(2)的軸心(L2)的平面進(jìn)行剖切所得的剖面形狀中，對具有彎曲部(4)而呈L字形彎曲地安裝的密封元件(3)從低壓側(cè)(6)進(jìn)行支承的板狀支承件(5)從徑向外側(cè)到徑向內(nèi)側(cè)具有軸心正交壁部(10)、徑向內(nèi)側(cè)向高壓側(cè)(11)以既定傾斜角度(θ)傾斜的錐形壁部(12)、以及徑向尺寸(W13)與所述密封元件(3)的壁厚尺寸(T3)大致相等且呈軸心正交狀的內(nèi)周端平坦壁部(13)，并且，所述內(nèi)周端平坦壁部(13)的最內(nèi)周端面(14)與所述旋轉(zhuǎn)軸(2)靠近地配置，以在所述內(nèi)周端平坦壁部(13)和所述旋轉(zhuǎn)軸(2)之間形成微小間隙(G)。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其特征在于，所述錐形 壁部(12)的所述傾斜角度(e)設(shè)定為20° -40° ,并且，所述內(nèi)周 端平坦壁部(13)與軸心正交面(20)所成的角度(p)設(shè)定為-5° ~ +5° 。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其特征在于，所述 微小間隙(G)在單側(cè)設(shè)定為0.1mm~0.25mm。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其特征在于，若將 所述內(nèi)周端平坦壁部(13)的外徑尺寸設(shè)為(D)，將所述旋轉(zhuǎn)軸(2) 的外徑尺寸設(shè)為(d)，將所迷密封元件(3)的壁厚尺寸設(shè)為(T3)， 則d+1.2T3 < D < d+3.0T3的關(guān)系式成立,
5. 如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其特征在于，若將所述 內(nèi)周端平坦壁部(13)的外徑尺寸設(shè)為(D)，將所述旋轉(zhuǎn)軸(2)的 外徑尺寸設(shè)為(d),將所述密封元件(3)的壁厚尺寸設(shè)為(T3)， 則d+1.2T3《D < d+3.0T3的關(guān)系式成立。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，其可防止密封元件的異常變形或局部磨損而延長使用壽命。從低壓側(cè)(6)支承密封元件(3)的板狀支承件(5)具有錐形壁部(12)和軸心正交狀的內(nèi)周端平坦壁部(13)。
文檔編號F16J15/16GK101418860SQ20081016660
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者笈田弘紀(jì), 蘆田哲哉 申請人:三菱電線工業(yè)株式會社