雙端面機(jī)械密封裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙端面機(jī)械密封裝置，具有旋轉(zhuǎn)環(huán)(30)、第一靜止環(huán)(41)、第二靜止環(huán)(51)和密封蓋(10)。在第一靜止環(huán)(40)與密封蓋(10)之間設(shè)置第一波紋管密封裝置(100)，第一波紋管密封裝置(100)由可軸向伸縮的第一波紋管部(101)、第一蓋側(cè)適配器(102)和第一靜止環(huán)側(cè)適配器(103)構(gòu)成。以在第一波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使第一波紋管部(101)的平衡線BL通過O型圈(45)的剖面和第一靜止密封面(43)的方式，配置第一波紋管裝置(100)和第一靜止環(huán)(41)。
【專利說明】雙端面機(jī)械密封裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種雙端面機(jī)械密封裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于離心泵等作為軸封使用的機(jī)械密封由于在啟動(dòng)時(shí)設(shè)置機(jī)械密封的填料盒內(nèi)臨時(shí)變成負(fù)壓，因此可能出現(xiàn)機(jī)械密封的滑動(dòng)面上無液體存在的狀態(tài)，發(fā)生滑動(dòng)面燒損或破損。
[0003]為了解決這種問題，傳統(tǒng)上使用雙端面機(jī)械密封(有時(shí)也簡稱為雙密封)。在雙端面機(jī)械密封中，在兩個(gè)密封之間流有淬火液，從而能夠防止滑動(dòng)面變得干燥。另外，雙密封常用于使機(jī)內(nèi)側(cè)的流體不漏至外部的情況或機(jī)內(nèi)側(cè)的液體干燥時(shí)而結(jié)晶化的情況等。
[0004]例如，如下述專利文獻(xiàn)I所示，已知有一種組合了波紋管的雙端面機(jī)械密封。但是，這種傳統(tǒng)的雙端面機(jī)械密封在各個(gè)機(jī)械密封中具有旋轉(zhuǎn)環(huán)，由于旋轉(zhuǎn)環(huán)沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向配置在兩個(gè)位置上，因此導(dǎo)致軸向的裝置結(jié)構(gòu)變長，有悖于緊湊化的要求。
[0005]另外，在傳統(tǒng)的帶有波紋管的雙端面機(jī)械密封中，由于是靜止環(huán)燒嵌于保持器(適配器)的結(jié)構(gòu)，因此在波紋管的內(nèi)側(cè)壓力較高時(shí)，密封流體有可能會(huì)從靜止環(huán)與保持器之間漏出。另外，在傳統(tǒng)的帶有波紋管的雙端面機(jī)械密封中，由于是靜止環(huán)燒嵌于保持器(適配器)的結(jié)構(gòu)，因此在波紋管的內(nèi)外的壓力差逆轉(zhuǎn)時(shí)，作用于靜止環(huán)與旋轉(zhuǎn)環(huán)的密封面的粘附力發(fā)生很大變化。因此，在波紋管內(nèi)外的壓力差逆轉(zhuǎn)時(shí)，需要變更帶有波紋管的雙端面機(jī)械密封的設(shè)計(jì)(例如波紋管的彈簧力等)，需要根據(jù)壓力差環(huán)境來準(zhǔn)備不同的雙端面機(jī)械密封。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-7239號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明鑒于這種情況而作出，其目的在于，提供一種雙端面機(jī)械密封裝置，所述雙端面機(jī)械密封裝置的裝置結(jié)構(gòu)緊湊，并且在波紋管內(nèi)外的壓力差逆轉(zhuǎn)時(shí)也能夠采用通用的裝置進(jìn)行密封。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的雙端面機(jī)械密封裝置，具有:
[0011]旋轉(zhuǎn)環(huán)，以與旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸上，在軸向的兩面上形成有旋轉(zhuǎn)密封面；
[0012]第一靜止環(huán)，配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)內(nèi)側(cè)，形成有在該旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)內(nèi)側(cè)的所述旋轉(zhuǎn)密封面上緊密滑動(dòng)的第一靜止密封面；
[0013]第二靜止環(huán)，配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)外側(cè)，形成有在該旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)外側(cè)的所述旋轉(zhuǎn)密封面上緊密滑動(dòng)的第二靜止密封面；以及
[0014]密封蓋，被所述旋轉(zhuǎn)軸貫通，安裝在具有該旋轉(zhuǎn)軸的裝置的外面上，在內(nèi)周側(cè)容納所述第一靜止環(huán)、所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和所述第二靜止環(huán)，其特征在于，
[0015]在所述第一靜止環(huán)與所述密封蓋之間設(shè)置第一波紋管密封裝置，
[0016]所述第一波紋管密封裝置由可軸向伸縮的第一波紋管部、第一蓋側(cè)適配器和第一靜止環(huán)側(cè)適配器構(gòu)成，所述第一蓋側(cè)適配器液密地固定在所述第一波紋管部的一端，通過第一蓋側(cè)密封部件液密地安裝于所述密封蓋的第一內(nèi)凸部，所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器液密地固定在所述第一波紋管部的另一端，相對(duì)于所述第一靜止環(huán)通過第一靜止環(huán)側(cè)密封部件液密地且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝，
[0017]以在所述第一波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使所述第一波紋管部的平衡線通過所述第一靜止密封面，優(yōu)選通過第一靜止密封面的徑向中心附近的方式，配置所述第一波紋管裝置和第一靜止環(huán)。
[0018]在本發(fā)明中，由于在單個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)的軸向兩側(cè)配置有機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)⑿D(zhuǎn)環(huán)的外周作為淬火液的封入空間，能夠防止滑動(dòng)面變得干燥。另外，還具有通過兩組機(jī)械密封幾乎能夠完全防止泄露的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]進(jìn)而，在本發(fā)明中，因?yàn)橛稍谳S向的兩面上形成有旋轉(zhuǎn)密封面的單個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)構(gòu)成雙端面機(jī)械密封裝置，所以裝置結(jié)構(gòu)緊湊。并且，在本發(fā)明中，由于在第一靜止環(huán)與密封蓋之間設(shè)置第一波紋管密封裝置，因此作為被密封流體即使使用使工作用O型圈等密封部件粘合的流體，也能夠通過第一波紋管的伸縮吸收第一靜止環(huán)的軸向移動(dòng)，具有延長機(jī)械密封壽命的效果。
[0020]進(jìn)而，在本發(fā)明中，通過第一靜止環(huán)側(cè)密封部件液密地且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地配置第一靜止環(huán)與第二靜止環(huán)側(cè)適配器，并且使第一波紋管部的平衡線通過所述第一靜止密封面，因此發(fā)揮如下作用效果。
[0021]S卩，在本發(fā)明中，即使在被密封流體的壓力高于第一波紋管外側(cè)的流體壓力(淬火壓)的情況下，或者反之情況下，通常也能夠成為第一靜止環(huán)壓靠在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的結(jié)構(gòu)。因此，即使在被密封流體的壓力高于第一波紋管外側(cè)的流體壓力(淬火壓)的情況下，或者反之情況下，也能夠使用通用的雙端面機(jī)械密封裝置，并能夠?qū)崿F(xiàn)部件的共用化，同時(shí)使用范圍擴(kuò)大，通用性優(yōu)異。
[0022]優(yōu)選地，在所述第一波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下，在所述第一波紋管部的平衡線通過所述第一靜止環(huán)側(cè)密封部件的剖面，更優(yōu)選通過剖面的徑向中心附近的位置，配置所述第一波紋管裝置及第一靜止環(huán)。
[0023]通過保持這種配置關(guān)系，即使在被密封流體的壓力高于第一波紋管外側(cè)的流體壓力(淬火壓)的情況下，或者反之情況下，通常也容易成為第一靜止環(huán)壓靠在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的結(jié)構(gòu)。
[0024]優(yōu)選地，所述第一靜止密封面的徑向?qū)挾缺人鲂D(zhuǎn)密封面的徑向?qū)挾日ㄟ^采用這種關(guān)系，能夠降低這些密封面彼此間的摩擦，同時(shí)提高密封特性。
[0025]優(yōu)選地，在所述第一波紋管部的外側(cè)，在所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器與所述第一內(nèi)凸部之間配置有彈簧，該彈簧提供通過所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器將所述第一靜止環(huán)的第一靜止密封面軸向壓靠在所述旋轉(zhuǎn)密封面上的力。
[0026]此時(shí)，能夠形成沿著第一波紋管部伸縮的軸向?qū)椈砂惭b在密封蓋上的結(jié)構(gòu)，并能夠利用彈簧的擠壓力來確保第一靜止環(huán)對(duì)旋轉(zhuǎn)環(huán)的擠壓力。因此，能夠?qū)⒌谝徊y管部以自由長度附近的方式配置在裝置內(nèi)。因此，與傳統(tǒng)的波紋管相比能夠縮小軸向尺寸(能夠減少波紋管的波紋數(shù))，因此能夠降低波紋管的生產(chǎn)成本，同時(shí)使機(jī)械密封裝置緊湊。
[0027]優(yōu)選地，波紋管是金屬制。通過這種結(jié)構(gòu)，從而能夠防止化學(xué)藥品等特殊液體對(duì)波紋管造成腐蝕。構(gòu)成波紋管的金屬無特別限定，例如，由不銹鋼合金、鉻鎳鐵合金、哈氏合金、卡彭特合金等及鈦等中的任一材料制成。
[0028]優(yōu)選地，在所述第二靜止環(huán)與所述密封蓋之間設(shè)置第二波紋管密封裝置，
[0029]所述第二波紋管密封裝置由可軸向伸縮的第二波紋管部、第二蓋側(cè)適配器、第二靜止環(huán)側(cè)適配器構(gòu)成，所述第二蓋側(cè)適配器液密地固定在所述第二波紋管部的一端，通過第二蓋側(cè)密封部件液密地安裝于所述密封蓋的第二內(nèi)凸部，所述第二靜止環(huán)側(cè)適配器液密地固定在所述第二波紋管部的另一端，相對(duì)于所述第二靜止環(huán)通過第二靜止環(huán)側(cè)密封部件液密地且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝，
[0030]以在所述第二波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使所述第二波紋管部的平衡線通過所述第二靜止密封面的方式，配置所述第二波紋管裝置和第二靜止環(huán)。
[0031]通過這種結(jié)構(gòu)，具有能夠使配置在旋轉(zhuǎn)環(huán)的軸向兩側(cè)的一對(duì)機(jī)械密封裝置為彼此相同的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)部件的共用化等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的雙端面機(jī)械密封裝置的簡要剖面圖；
[0033]圖2是圖1所示的裝置的主要部件的放大剖面圖；
[0034]圖3是表示在圖1所示的裝置中被密封流體的壓力較高的狀態(tài)的主要部件的簡要剖面圖；
[0035]圖4是表示在圖1所示的裝置中淬火流體的壓力較高的狀態(tài)的主要部件的簡要剖面圖。
[0036]符號(hào)說明
[0037]I雙端面機(jī)械密封
[0038]10密封蓋
[0039]1c第一內(nèi)凸部
[0040]1d第二內(nèi)凸部
[0041]30旋轉(zhuǎn)環(huán)
[0042]32機(jī)內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面
[0043]33機(jī)外側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面
[0044]40第一機(jī)械密封
[0045]41第一靜止環(huán)
[0046]43第一靜止密封面
[0047]45第一靜止環(huán)側(cè)O型圈(密封材料)
[0048]50第二機(jī)械密封
[0049]51第二靜止環(huán)
[0050]53第二靜止密封面
[0051]55第二靜止環(huán)側(cè)O型圈(密封材料)
[0052]100第一波紋管裝置
[0053]101第一波紋管部
[0054]102第一蓋側(cè)適配器
[0055]103第一靜止環(huán)側(cè)適配器
[0056]110第二波紋管裝置
[0057]111第二波紋管部
[0058]112第二蓋側(cè)適配器
[0059]113第二靜止環(huán)側(cè)適配器

【具體實(shí)施方式】
[0060]下面，基于附圖所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0061]在本實(shí)施方式中，舉例說明作為離心泵的軸封使用的密封裝置，其具有將兩個(gè)滑動(dòng)面構(gòu)成為背靠背的雙密封，并以卡盤方式安裝在填料盒的外面。但是，本發(fā)明的密封裝置也可不使用填料盒而以卡盤方式直接安裝在泵等的殼體的外面。
[0062]如圖1所示，在離心泵的填料盒80上形成有軸孔81，該軸孔81貫通有由未圖示的軸承可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支撐的旋轉(zhuǎn)軸70。本實(shí)施方式中的雙端面機(jī)械密封裝置I具有密封蓋10，該密封蓋10通過嵌入在填料盒80的軸孔81的周圍的外面82的螺栓等裝卸自由地安裝在該外面82上。
[0063]另外，圖1中，填料盒80的軸孔81側(cè)(圖示左側(cè))是機(jī)內(nèi)側(cè)空間α，其軸向相反側(cè)(圖示右側(cè))是機(jī)外側(cè)空間即大氣空間β。在本實(shí)施方式中，密封蓋10具有蓋主體1a與輔助蓋10b，該蓋主體1a形成有淬火液入口 12及淬火液出口 14，該輔助蓋1b配置在蓋主體1a與填料盒80的外面82之間。
[0064]在輔助蓋1b的內(nèi)周部上形成有第一內(nèi)凸部10c，相對(duì)于該第一內(nèi)凸部1c安裝第一機(jī)械密封40的靜止部。另外，在蓋主體1a的機(jī)外側(cè)內(nèi)周部上形成有第二內(nèi)凸部10d，相對(duì)于該第二內(nèi)凸部1d安裝第二機(jī)械密封50的靜止部。
[0065]本實(shí)施方式的密封裝置I具有固定在旋轉(zhuǎn)軸70的套筒20上的旋轉(zhuǎn)環(huán)30。套筒20隔著O型圈23緊密嵌合于旋轉(zhuǎn)軸70的周面上，在套筒20的機(jī)外側(cè)端部通過套筒環(huán)21固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸70上。
[0066]套筒環(huán)21嵌合在套筒20的機(jī)外側(cè)端部的外周面上，通過緊定螺釘22相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸70進(jìn)行固定。由此，套筒20與套筒環(huán)21—體地固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸70上。在該套筒20的機(jī)內(nèi)側(cè)端部24上嵌合有旋轉(zhuǎn)環(huán)30。
[0067]在套筒20的機(jī)內(nèi)側(cè)端部24通過O型圈26以密封狀態(tài)安裝有旋轉(zhuǎn)環(huán)30，通過定位銷28禁止相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸70的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣使得旋轉(zhuǎn)環(huán)30與旋轉(zhuǎn)軸70 —起旋轉(zhuǎn)。
[0068]在旋轉(zhuǎn)環(huán)30的機(jī)內(nèi)側(cè)配置有第一機(jī)械密封40的靜止部，在旋轉(zhuǎn)環(huán)30的大氣側(cè)配置有第二機(jī)械密封50的靜止部。本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)環(huán)30是第一機(jī)械密封40的旋轉(zhuǎn)部，同時(shí)也是第二機(jī)械密封50的旋轉(zhuǎn)部。
[0069]如圖3及圖4所示，在旋轉(zhuǎn)環(huán)30的軸向兩面上形成有機(jī)內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面32與大氣側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面33。第一機(jī)械密封40的第一靜止環(huán)41的第一靜止密封面43在機(jī)內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面32上滑動(dòng)，第二機(jī)械密封50的第二靜止環(huán)51的第二靜止密封面53在大氣側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面33上滑動(dòng)。
[0070]如圖1所示，第一機(jī)械密封40具有第一靜止環(huán)41、第一波紋管密封裝置100和彈簧120。另外，同樣，第二機(jī)械密封50具有第二靜止環(huán)51、第二波紋管裝置110和彈簧130。[0071 ] 密封蓋10設(shè)置為覆蓋第一機(jī)械密封40及第二機(jī)械密封50的外周部，在這些密封裝置40及50之間形成有密封的中間室18。形成在殼主體1a上的淬火液入口 12及淬火液出口 14與中間室18連通，從入口 12中流入的淬火液流過這些密封裝置40及50的外周部，在清洗及冷卻這些密封裝置40及50之后從出口 14排出。
[0072]第一波紋管密封裝置100具有可軸向伸縮的第一波紋管部101。第一波紋管部101的機(jī)內(nèi)側(cè)端通過焊接等液密地固定在第一蓋側(cè)適配器102上。該第一蓋側(cè)適配器102通過第一蓋側(cè)O型圈43液密地安裝在輔助蓋1b的第一內(nèi)凸部10c。
[0073]第一波紋管部101的機(jī)外側(cè)端通過焊接等液密地固定在第一靜止環(huán)側(cè)適配器103上。該第一靜止環(huán)側(cè)適配器103相對(duì)于第一靜止環(huán)41通過第一靜止環(huán)側(cè)O型圈45液密地且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝。
[0074]在第一波紋管裝置100及第一靜止環(huán)41的外周部，在蓋主體1a的內(nèi)周側(cè)，沿周向交替配置有彈簧120及固定銷48。彈簧120的機(jī)內(nèi)側(cè)一端保持在形成于輔助蓋1b的內(nèi)凸部1c的彈簧保持孔內(nèi)，彈簧120的另一端抵接于第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的外周凸緣103a的背面。因此，彈簧120與第一靜止環(huán)41 一起將適配器103軸向擠壓在旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向上。
[0075]固定銷48的機(jī)內(nèi)側(cè)一端固定在輔助蓋1b的第一內(nèi)凸部1c上，固定銷的另一端卡合在形成于第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的外周凸緣103a的切口和形成于第一靜止環(huán)41的外周凸緣的切口，對(duì)它們形成止轉(zhuǎn)。
[0076]第二波紋管密封裝置110具有可軸向伸縮的第二波紋管部111。第二波紋管部111的機(jī)外側(cè)端通過焊接等液密地固定在第二蓋側(cè)適配器112上。該第二蓋側(cè)適配器112通過第二蓋側(cè)O型圈56液密地安裝在蓋主體1a的第二內(nèi)凸部1d上。
[0077]第二波紋管部111的機(jī)內(nèi)側(cè)端通過焊接等液密地固定在第二靜止環(huán)側(cè)適配器113上。該第二靜止環(huán)側(cè)適配器113相對(duì)于第二靜止環(huán)51通過第二靜止環(huán)側(cè)O型圈55液密且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝。
[0078]在第二波紋管裝置110及第二靜止環(huán)51的外周部，在蓋主體1a的內(nèi)周側(cè)，沿著周向交替配置有彈簧130及固定銷58。彈簧130的機(jī)外側(cè)一端保持在形成于蓋主體1a的內(nèi)凸部1d的彈簧保持孔內(nèi)，彈簧130的另一端抵接于第二靜止環(huán)側(cè)適配器113的外周凸緣113a的背面。因此，彈簧130與第二靜止環(huán)51 —起將適配器113軸向擠壓在旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向上。
[0079]固定銷58的機(jī)外側(cè)一端固定在蓋主體1a的第二內(nèi)凸部1d上，固定銷的另一端卡合在形成于第二靜止環(huán)側(cè)適配器113的外周凸緣113a的切口和形成于第二靜止環(huán)51的外周凸緣的切口內(nèi)，對(duì)它們形成止轉(zhuǎn)。
[0080]這樣，第一機(jī)械密封40與第二機(jī)械密封50夾著旋轉(zhuǎn)環(huán)30沿著軸向?qū)ΨQ配置。在下面的說明中，主要對(duì)第一機(jī)械密封40進(jìn)行說明，在第二機(jī)械密封50中也同樣。
[0081]另外，如圖1所示，在密封蓋10的輔助蓋1b與填料盒80的外面82之間，密封墊60配置在內(nèi)周側(cè)，以使存在于機(jī)內(nèi)側(cè)的內(nèi)部的被密封流體不從輔助蓋1b與外表面82之間漏出。另外，在蓋主體1a的機(jī)外側(cè)端部上形成有定位部62。
[0082]在旋轉(zhuǎn)軸70上設(shè)置套筒20或旋轉(zhuǎn)環(huán)30等時(shí)，使安裝板64的凸條部嵌合在作為該定位部62的定位槽內(nèi)，并在介入安裝板64的狀態(tài)下將套筒環(huán)21設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸70上。由此，密封蓋10與套筒環(huán)21及套筒20規(guī)定為規(guī)定的位置關(guān)系，其結(jié)果，旋轉(zhuǎn)環(huán)30與第一靜止環(huán)41及第二靜止環(huán)51分別設(shè)置為規(guī)定的位置關(guān)系。設(shè)置后，安裝板64被拆下使用。
[0083]如圖2所示，第一靜止環(huán)41具有環(huán)狀的靜止環(huán)主體41a。在靜止環(huán)主體41a的外周部一體形成有在外徑方向上形成為圓盤狀的外周凸緣41b。外周凸緣41b與靜止環(huán)主體41a的交叉部形成有朝向圖1所示的旋轉(zhuǎn)環(huán)30在軸向上凸出的凸部41c，該凸部41c的軸端上形成有第一靜止密封面43。
[0084]另外，在第一靜止環(huán)41的與第一靜止環(huán)側(cè)適配器103連接的連接外周面42形成有外徑比該外周面42小的臺(tái)階狀O型圈接觸用外周面44。另外，在第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的與第一靜止環(huán)41連接的連接內(nèi)周面104形成有外徑比該內(nèi)周面104大的臺(tái)階狀的O型圈接觸用內(nèi)周面105。
[0085]第一靜止環(huán)41的連接外周面42嵌合于第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的臺(tái)階狀O型圈接觸用內(nèi)周面105的內(nèi)部，第一靜止環(huán)41的臺(tái)階狀O型圈接觸用外周面44嵌合于第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的連接內(nèi)周面104。因此，在這些連接面形成有用于容納O型圈45的O型圈槽45a，O型圈在O型圈接觸用內(nèi)周面105與O型圈接觸用外周面44之間被壓縮變形，密封它們之間的間隙。
[0086]在本實(shí)施方式中，在第一靜止環(huán)41中，對(duì)于配設(shè)有O型圈45的O型圈槽45a，臺(tái)階狀O型圈接觸用外周面44的外徑BI與第一靜止密封面43的內(nèi)徑Dl設(shè)計(jì)為大致相等。另夕卜，臺(tái)階狀O型圈接觸用內(nèi)周面105的內(nèi)徑BO與第一靜止密封面43的外徑DO設(shè)計(jì)為大致相等。通過如此構(gòu)成，使得第一靜止密封面的面積SI與O型圈槽45a的O型圈45的壓縮方向的橫截面面積S2大致相等。
[0087]另外，O型圈45及其他O型圈的材質(zhì)無特別限定，例如，示例出含氟橡膠、丁腈橡膠、EPDM、全氟彈性體等。
[0088]另外，如圖1所示，第一靜止環(huán)41的內(nèi)周面?zhèn)仍谂c旋轉(zhuǎn)軸70的外周面之間形成有較大的間隙，即使容納在機(jī)內(nèi)側(cè)空間α內(nèi)的被密封流體包括漿料，也會(huì)形成為該被密封流體不會(huì)固化堵塞而能夠流通。
[0089]在本實(shí)施方式的第一靜止環(huán)41中，第一靜止密封面(滑動(dòng)面)43的面寬度(徑向長度)形成為3mm以下。優(yōu)選為Imm?3mm。另夕卜,根據(jù)情況,第一靜止密封面43也可以是前端向旋轉(zhuǎn)環(huán)30的機(jī)內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面32方向凸出成三角形狀的方式。
[0090]這樣，通過使第一密封面43的面寬度比通常狹窄，從而在將第一靜止環(huán)41向旋轉(zhuǎn)環(huán)30方向擠壓的螺旋彈簧120的壓力相同時(shí)，能夠提高第一靜止密封面43與機(jī)內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)密封面32的表面壓力。換言之，在取得相同的表面壓力(密封面壓力)時(shí)，通過使密封面寬度變窄，從而能夠減少螺旋彈簧120的擠壓力，能夠使用小型彈簧作為螺旋彈簧120。其結(jié)果，無需降低密封面壓力，就能夠使用小型彈簧，能夠使密封裝置I小型化。
[0091]在本實(shí)施方式中，如圖3及圖4所示，以在第一波紋管部101的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使第一波紋管部101的平衡線BL通過O型圈槽45a與第一靜止密封面43的方式，配置第一波紋管裝置100及第一靜止環(huán)41。
[0092]優(yōu)選地，以平衡線BL通過O型圈槽45a的徑向大致中心和第一靜止密封面43的徑向大致中心的方式，配置第一波紋管裝置100及第一靜止環(huán)41。將處于這種位置關(guān)系時(shí)設(shè)為平衡值為50%。另外，所謂平衡值為0%的位置是指平衡線BL在P1>P2時(shí)位于圖2所示的Dl位置，在P1〈P2時(shí)位于圖2所示的DO位置的情況，平衡值為100%的位置是指平衡線BL在P1>P2時(shí)位于圖2所示的DO位置，在P1〈P2時(shí)位于圖2所示的Dl位置的情況。
[0093]而且，在本實(shí)施方式中，波紋管部101的平衡線BL是連結(jié)波紋管部101的蛇腹?fàn)畈糠值膹较蛑行牡木€，是主要與通過波紋管部101的伸縮發(fā)生作用的力的作用點(diǎn)一致的線。平衡線BL根據(jù)波紋管部101的內(nèi)周與外周的壓力差而發(fā)生變化。
[0094]例如，如圖3所示，存在于機(jī)內(nèi)側(cè)空間α的被密封流體的壓力Pl (波紋管部101的內(nèi)周側(cè)的壓力)高于中間室18內(nèi)的壓力Ρ2(波紋管部101的外周側(cè)的壓力)時(shí)，平衡線BL如平衡線BLl所示地向外周側(cè)移動(dòng)。另外，如圖4所示，存在于機(jī)內(nèi)側(cè)空間α內(nèi)的被密封流體的壓力Pl低于中間室18內(nèi)的壓力Ρ2時(shí)，平衡線BL如平衡線BL2所示地向內(nèi)周側(cè)移動(dòng)。
[0095]如圖3所示，在Ρ1>Ρ2時(shí)，O型圈45由于壓力Pl而在O型圈槽45a的內(nèi)部移動(dòng)并被壓靠在第一靜止環(huán)41的臺(tái)階狀壁面上。因此，第一靜止環(huán)側(cè)適配器103中，與平衡線BL (或BLl)至臺(tái)階狀O型圈接觸內(nèi)周面104的徑向?qū)挾葘?duì)應(yīng)的截面面積Al乘以壓力差(P1-P2)的部分的力Fl在壓縮波紋管部101的方向上發(fā)生作用。由于彈簧120設(shè)計(jì)為使彈簧120的彈力Fs大于力Fl，因此沒有問題。
[0096]另外，在第一靜止環(huán)41中，與平衡線BL(或BLl)至臺(tái)階狀O型圈接觸內(nèi)周面104的徑向?qū)挾葘?duì)應(yīng)的截面面積A2( = Al)乘以壓力差(P1-P2)的部分的力F2在第一靜止環(huán)41壓接于旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向上發(fā)生作用。
[0097]另外，在密封面43與密封面32的滑動(dòng)面上，利用以面積小于密封面32的密封面43的面積SI為基準(zhǔn)根據(jù)公式SI X (P1-P2) /2給出的力F3將第一靜止環(huán)41拉離旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向的力發(fā)生作用。從上述描述中可以看出，力F2與力F3大致相同，由于壓力差(P1-P2)變成在第一靜止環(huán)41上軸向力不發(fā)生作用。
[0098]如圖3所示，這即使在平衡線BL在外周方向上發(fā)生變化的情況下也一樣。這是因?yàn)槠胶饩€BL在外周方向上發(fā)生變化而位于平衡線BLl的位置時(shí)，面積Al變小，能夠抵消壓力差(P1-P2)上升的部分，力Fl與平衡線BL變化前沒有太大變化。
[0099]對(duì)于力F2，基于同樣理由也與平衡線BL變化前沒有太大變化。只有力F3根據(jù)(P1-P2)而變大，但通過將彈簧120的彈力設(shè)定為與力Fl和力(F3-F2)相反而將第一靜止環(huán)41壓靠在旋轉(zhuǎn)環(huán)30上，從而能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)。
[0100]另外，如圖4所示，在P1〈P2時(shí)，O型圈45由于壓力P2而在O型圈槽45a的內(nèi)部移動(dòng)并被壓靠在第一靜止環(huán)側(cè)適配器103的臺(tái)階狀壁面上。因此，在第一靜止環(huán)側(cè)適配器103中，與平衡線BL(或BLl)至臺(tái)階狀O型圈接觸外周面44的徑向?qū)挾葘?duì)應(yīng)的截面面積Al'乘以壓力差(P2-P1)的部分的力Fl'在壓縮波紋管部101的方向上發(fā)生作用。由于彈簧20設(shè)計(jì)為使彈簧120的彈力Fs大于力F1，因此沒有問題。
[0101]另外，在第一靜止環(huán)41中，與平衡線BL(或BLl)至臺(tái)階狀O型圈接觸外周面44的徑向?qū)挾葘?duì)應(yīng)的截面面積A2' ( = Al')乘以壓力差(P2-P1)的部分的力F2'在第一靜止環(huán)41壓接于旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向上發(fā)生作用。
[0102]另外，在密封面43與密封面32的滑動(dòng)面上，利用以面積小于密封面32的密封面43的面積SI為基準(zhǔn)根據(jù)公式SI X (P2-P1) /2給出的力F3'將第一靜止環(huán)41拉離旋轉(zhuǎn)環(huán)30的方向的力發(fā)生作用。由上述描述可知，力F2'與力F3'大致相同，由于壓力差(P1-P2)變成在第一靜止環(huán)41上軸向力不發(fā)生作用。
[0103]如圖4所示，這即使在平衡線BL在內(nèi)周方向上發(fā)生變化的情況下也一樣。這是因?yàn)槠胶饩€BL在內(nèi)周方向上發(fā)生變化而位于平衡線BL2的位置時(shí)，面積Al'變小，能夠抵消壓力差(P1-P2)上升的部分，力F1，與平衡線BL變化前沒有太大變化。
[0104]對(duì)于力F2'，基于相同理由也與平衡線BL變化前沒有太大變化。只有力F3根據(jù)(P1-P2)而變大，通過將彈簧120的彈力設(shè)定為與力Fl'和力(F3' -F2')相反而將第一靜止環(huán)41壓靠在旋轉(zhuǎn)環(huán)30上，從而能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)。
[0105]即在本實(shí)施方式中，無論是如圖3所示的P1>P2的情況，還是如圖4所示的P1〈P2的情況都能夠同樣進(jìn)行對(duì)應(yīng)，不需要大幅度變更機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)。而且，中間室18的壓力可以根據(jù)密封裝置I的使用用途、目的、密封對(duì)象流體的種類等任意確定。
[0106]另外，在本實(shí)施方式中，僅第一波紋管部101不需要將第一靜止環(huán)41壓靠在旋轉(zhuǎn)環(huán)30上的彈力，能夠以自由長度附近的狀態(tài)安裝第一波紋管部101。即，由于能夠減少第一波紋管部101的波紋數(shù)，因此能夠降低生產(chǎn)成本。另外，能夠使機(jī)械密封裝置I緊湊。波紋管部101的波紋數(shù)可以是3至5個(gè)波紋，優(yōu)選為4個(gè)波紋。另外，通過使波紋管部101為金屬制，從而能夠防止化學(xué)藥品等特殊液體對(duì)波紋管部101造成腐蝕。
[0107]在本實(shí)施方式的密封裝置I中，旋轉(zhuǎn)環(huán)30、靜止環(huán)41 (靜止環(huán)51)分別由碳化硅(SiC:silicon carbide)、碳、超硬合金等材料制成。優(yōu)選地,靜止環(huán)41 (或者靜止環(huán)51)與旋轉(zhuǎn)環(huán)30的組合分別優(yōu)選為碳化硅(SiC)與碳化硅(SiC)的組合、碳與碳化硅(SiC)的組合、超硬合金與超硬合金的組合、或者碳與超硬合金的組合。
[0108]這樣，在本實(shí)施方式的密封裝置I中，無需使用填料盒80的內(nèi)部空間，就能夠在卡盤式的密封裝置中實(shí)現(xiàn)雙端面機(jī)械密封裝置。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的密封裝置1，不管填料盒80的大小如何，不進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)或泵等裝置側(cè)的改造，就能夠容易在所希望的裝置上搭載雙密封。
[0109]另外，上述實(shí)施方式是為了容易理解本發(fā)明而記載的實(shí)施方式，并不對(duì)本發(fā)明作任何限定。本實(shí)施方式中公開的各元件也包括屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍的全部設(shè)計(jì)變更或等價(jià)物，并能夠進(jìn)行任意適當(dāng)?shù)母鞣N變更。
[0110]例如，靜止環(huán)41及靜止環(huán)51的形狀或設(shè)置結(jié)構(gòu)等可任意變更。例如，在上述實(shí)施方式中，波紋管部的平衡值設(shè)為約50%，但也可以進(jìn)行若干變更。例如，如果是平衡值35%?65%的范圍，則能夠取得實(shí)質(zhì)上與上述實(shí)施方式的作用相同的作用效果，即使以那種方式實(shí)施本發(fā)明也沒有任何關(guān)系。
[0111]另外，變更平衡值時(shí)的方法也可以變更波紋管部101 (或者111)、O型圈45(或者55)的設(shè)置位置的結(jié)構(gòu)，也可以變更密封面43(或者53)的面寬度或徑向的設(shè)置地點(diǎn)的位置。
[0112]另外,在上述實(shí)施方式中,將與第一機(jī)械密封40和第二機(jī)械密封50具有相同結(jié)構(gòu)的靜止環(huán)以旋轉(zhuǎn)環(huán)30為對(duì)稱軸在軸向上配置成對(duì)象。但，第一靜止環(huán)41與第二靜止環(huán)51的結(jié)構(gòu)也可以不同。例如，在大氣中使用密封裝置I時(shí)，對(duì)于第二靜止環(huán)51，考慮到中間室內(nèi)19側(cè)常常為高壓，對(duì)于機(jī)外側(cè)的第二機(jī)械密封50不需要與正負(fù)兩壓力對(duì)應(yīng)，也可以從50 %起變更平衡值。另外，僅第二機(jī)械密封50也可以由不具有波紋管密封裝置的機(jī)械密封構(gòu)成。
[0113]工業(yè)上的實(shí)用性
[0114]本發(fā)明可作為旋轉(zhuǎn)軸的軸封裝置適用于具有旋轉(zhuǎn)軸的任意裝置。例如，可用于離心泵、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)等用的軸封等。
【權(quán)利要求】
1.一種雙端面機(jī)械密封裝置，具有:旋轉(zhuǎn)環(huán)，以與旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸上，在軸向的兩面上形成有旋轉(zhuǎn)密封面；第一靜止環(huán)，配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)內(nèi)側(cè)，形成有在該旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)內(nèi)側(cè)的所述旋轉(zhuǎn)密封面上緊密滑動(dòng)的第一靜止密封面；第二靜止環(huán)，配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)外側(cè)，形成有在該旋轉(zhuǎn)環(huán)的機(jī)外側(cè)的所述旋轉(zhuǎn)密封面上緊密滑動(dòng)的第二靜止密封面；和密封蓋，被所述旋轉(zhuǎn)軸貫通，安裝在具有該旋轉(zhuǎn)軸的裝置的外面上，在內(nèi)周側(cè)容納所述第一靜止環(huán)、所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和所述第二靜止環(huán)，其特征在于， 在所述第一靜止環(huán)與所述密封蓋之間設(shè)置第一波紋管密封裝置， 所述第一波紋管密封裝置由可軸向伸縮的第一波紋管部、第一蓋側(cè)適配器和第一靜止環(huán)側(cè)適配器構(gòu)成，所述第一蓋側(cè)適配器液密地固定在所述第一波紋管部的一端，通過第一蓋側(cè)密封部件液密地安裝于所述密封蓋的第一內(nèi)凸部，所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器液密地固定在所述第一波紋管部的另一端，相對(duì)于所述第一靜止環(huán)通過第一靜止環(huán)側(cè)密封部件液密地且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝， 以在所述第一波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使所述第一波紋管部的平衡線通過所述第一靜止密封面的方式，配置所述第一波紋管裝置和第一靜止環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙端面機(jī)械密封裝置，其特征在于，在所述第一波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下，在所述第一波紋管部的平衡線通過所述第一靜止環(huán)側(cè)密封部件的剖面的位置，配置所述第一波紋管裝置和第一靜止環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙端面機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述第一靜止密封面的徑向?qū)挾缺人鲂D(zhuǎn)密封面的徑向?qū)挾日?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的雙端面機(jī)械密封裝置，其特征在于，在所述第一波紋管部的外側(cè)，在所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器與所述第一內(nèi)凸部之間配置有彈簧，所述彈簧提供通過所述第一靜止環(huán)側(cè)適配器將所述第一靜止環(huán)的第一靜止密封面軸向壓靠在所述旋轉(zhuǎn)密封面上的力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的雙端面機(jī)械密封裝置，其特征在于， 在所述第二靜止環(huán)與所述密封蓋之間設(shè)置第二波紋管密封裝置， 所述第二波紋管密封裝置由可軸向伸縮的第二波紋管部、第二蓋側(cè)適配器、第二靜止環(huán)側(cè)適配器構(gòu)成，所述第二蓋側(cè)適配器液密地固定在所述第二波紋管部的一端，通過第二蓋側(cè)密封部件液密地安裝于所述密封蓋的第二內(nèi)凸部，所述第二靜止環(huán)側(cè)適配器液密地固定在所述第二波紋管部的另一端，相對(duì)于所述第二靜止環(huán)通過第二靜止環(huán)側(cè)密封部件液密且軸向相對(duì)移動(dòng)自由地進(jìn)行安裝， 以在所述第二波紋管部的內(nèi)外未產(chǎn)生壓力差的狀態(tài)下使所述第二波紋管部的平衡線通過所述第二靜止密封面的方式，配置第二波紋管裝置和第二靜止環(huán)。
【文檔編號(hào)】F16J15/34GK104169621SQ201380012271
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】末藤嘉博 申請(qǐng)人:伊格爾工業(yè)股份有限公司