专利名称：旋转轴密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转轴密封装置。
背景技术：
以往，已知有如图6所示那样使用由PTFE等构成的密封元件31 的旋转轴密封装置。或者说，已知有专利文献1所示那样的使用密封 元件的旋转轴密封装置。
当密封流体(包括气体)为高压时，或者周围(特别是滑动面32) 成为高温而使密封元件31的强度降低时，存在弯曲部33在局部较大 程度地产生异常磨损的问题。并且，当密封流体室34的压力P较高时， 因密封元件31的强度不够，弯曲部33 (从图6 (A)的正常状态)如 图6 ( B )所示过度地在局部产生(过度)变形40，从外壳等板状支承 件35的内周端缘部36和旋转轴37之间的间隙部38挤出，从而不能再 维持本来的形状(参照图6 (A))。这种局部的磨损或挤出会导致密 封装置难以在长时间的使用期间内发挥稳定的密封性能。
作为应对上述问题的方案，以往提出有图7所示的旋转轴密封装 置(另外，在专利文献2的图6中也公开了同样的密封装置)。
专利文献1:(日本)特开2003 - 194231号公报
专利文献2:(日本)特开2005 - 201336号公报
但是，在图7等所示的现有的旋转轴密封装置中，外壳(板状支 承件)35构成为，内周缘39具有向高压侧(密封流体室34侧)倾斜 且靠近旋转轴37的锥形壁部41，从低压侧支承密封元件31的弯曲部 33，从而防止图6 (B)所示的局部变形40。
然而，从组装的便利性方面考虑，锥形壁部41的内周面36A和旋 转轴37需要确保某种程度的间隙42,并且在锥形壁部41的高压侧具 有锐利前端部43。
因此，在负栽高压时，存在从上述间隙42挤出的问题，还有下述 问题，即，因锐利前端部43而划伤弯曲部33，从而产生磨损粉末，导 致密封装置寿命缩短。
发明内容
因此，本发明目的在于解决上述以往的各种问题，提供一种旋转
轴密封装置，即便气体等的高压作用于由PTFE等构成的密封元件， 弯曲部也不会局部地异常变形，不会产生局部的磨损或损伤，从而可 以在长期间内发挥良好的密封性。
本发明的旋转轴密封装置，在以包含旋转轴轴心的平面进行剖切 所得的剖面形状中，对具有弯曲部而呈L字形弯曲地安装的密封元件 从低压侧进行支承的板状支承件从径向外侧到径向内侧具有轴心正 交壁部、径向内侧向高压侧以既定倾斜角度倾斜的锥形壁部、以及径 向尺寸与所述密封元件的壁厚尺寸大致相等且呈轴心正交状的内周端 平坦壁部，并且，所述内周端平坦壁部的最内周端面与所述旋转轴靠 近地配置，以在所述内周端平坦壁部和所述旋转轴之间形成微小间隙。
另外，所述锥形壁部的所述倾斜角度设定为20。
~40° ，并且， 所述内周端平坦壁部与轴心正交面所成的角度设定为-5。
~+5° 。
另外，所述微小间隙在单侧设定为0.1mm~0.25mm。若将所述内 周端平坦壁部的外径尺寸设为D，将所述旋转轴的外径尺寸设为d,将 所述密封元件的壁厚尺寸设为T3,则d+1.2T3<D<d+3.0T3的关系式 成立。
本发明具有如下的显著效果。即便在高压的密封流体压力作用于 密封元件的受压状态下，密封元件也始终被板状支承件稳定地支承， 不会产生局部的异常变形，也不会导致密封元件从支承件和旋转轴之 间的间隙部挤出，可在长时间的使用期间内发挥稳定且良好的密封性 能。
图1是表示本发明一实施方式的主要部分放大剖视图。 图2是主要部分的放大剖面说明图。
图3是比较本发明、现有例及比较例并进行说明的作用说明图。 图4是表示其他实施方式的主要部分放大剖视图。 图5是主要部分放大剖面说明图。 图6是表示现有例的剖视图。图7是表示其他现有例的放大剖视图。
附图标记i兌明
2旋转轴
4弯曲部
6低压侧
11高压侧
13内周端平坦壁部
20轴心正交面
p角度
d外径尺寸
L2轴心
e倾斜角度 d外径尺寸
G微小间隙 T3壁厚尺寸
10轴心正交壁部 12锥形壁部 14最内周端面
3密封元件 5板状支承件
W13径向尺寸
具体实施例方式
下面，基于图示的实施方式说明本发明。
图1、图2和图3 (A)表示本发明的旋转轴密封装置的一个实施 方式，安装于壳体1和旋转轴2之间。
附图标记3是由PTFE等构成的板状密封元件，具有弯曲部4而呈 L字形弯曲地安装。即，如图1所示，在利用包含旋转轴2的轴心L2 的平面剖切所得的剖面形状中，密封元件3呈由轴心正交部3A、弯曲 部4和(与轴心L2平行的)圆筒部3B构成的L字形。
附图标记5是从低压侧6支承密封元件3的板状支承件，在图1中， 利用嵌装到壳体l中的外壳7的一部分构成支承件5。即，外壳7由壳 体嵌装用圆筒部8和轴心正交状的径向壁部9构成，后者(径向壁部9) 构成所述支承件5。
该支承件5从径向外侧向径向内侧依次具有轴心正交壁部10、径 向内侧向高压侧11倾斜既定倾斜角度e的锥形壁部12、轴心正交状的 内周端平坦壁部13。
该轴心正交状的内周端平坦壁部13具有与密封元件3的壁厚尺寸 T3大致相等的径向尺寸W13。
锥形壁部12及内周端平坦壁部13中，特别是与密封元件3面对(甚至接触)的高压侧的面12A、 13A很重要，在图l所示的剖视图中，锥 形面12A和平坦面13A之间的交点Z到内周端平坦壁部13的最内周 端面14之间的径向尺寸被称为所述径向尺寸W13。
另外，上述最内周端面14与旋转轴2靠近地配置，以在内周端平 坦壁部13和旋转轴2之间形成微小间隙G。
上述微小间隙G (在单侧)设定为0.1min~0.25mm。若小于该下 限值，则在组装时或因加工公差而可能导致最内周端面14接触旋转轴 2表面。反之，若大于该上限值，则有可能导致密封元件3在受压时的 弯曲部位从间隙G挤出。
将内周端平坦壁部13的外径尺寸设为D，将旋转轴2的外径尺寸 设为d,将密封元件3的壁厚尺寸设为T3，则设定成使得下式成立。
d+1.2T3《D《d+3.0T3
在此，内周端平坦壁部13的上述外径尺寸D相当于所述交点Z描 绘的圆的直径。
由图1和图2可知，D-d+2(Wu+G)，故可导出1.2T3<2( W13+G) 《3，0T3的关系式。因此，
0.6T3< (W13+G)《1.5T3的关系式成立，
其中，0.1mm《G".25mm。
交点Z的位置优选如上所述进行设定。
在此，若说明图l整体的概略结构，则该旋转轴密封装置中，外壳 7以直接靠近壳体l的孔部的方式嵌装在该孔部中，并且例如利用台阶 部16和挡圏15等在轴向上定位。
向剖面为大致L字形的外壳7内，依次嵌入密封元件3、圆环平板 状的垫圏17和内壳18,对外壳7的圆筒部8的前端侧(高压侧11的 端部)进行铆接加工，从而一体组装。
密封元件3在插入旋转轴2之前(即未安装状态)为圆环平板状， 在插入旋转轴2后的状态(图1的安装状态)下剖面呈L字形，圆筒 部3B与旋转轴2接触。在该接触面上，虽然省略了图示，但一般形成 有螺旋槽，若旋转轴2旋转，则产生将密封流体挤回到高压侧11的泵 送作用，材质采用PTFE等塑料材料。
由图1也可知，密封元件3的外周端缘部被垫圏17和轴心正交壁 部IO以夹压状保持和固定.另外，密封元件3的背面(低压侧面)接触在外壳7的轴心正交壁部10的高压侧面和锥形壁部12的高压侧面 12A上而得到保持，在图3 (A)所示的通常受压状态下，平坦壁部13 的高压侧的面13A优选维持轻轻接触的状态。
另外，(在图1和图2及图5中)锥形壁部12的倾斜角度e设定 为20° ~40° 。即，设定为20° <e<40° 。
并且，内周端平坦壁部13和轴心正交面20 (参照图5)所成的角 度[3设定为-5。
~+5° 。即，设定为-5° <|3<+5° 。
这样，内周端平坦壁部13呈轴心正交状指的是处于上述角度p的 范围内。角度(5为正，指的是平坦壁部13向高压侧11倾斜的状态。 在^<( -5° )时，会在密封元件3的背压侧产生局部的异常变形。反 之，在|3>(+5° )时，会产生如图7的现有例所述的前端部43的问题。
接着，图4表示本发明的其他实施方式，表示也可使用内壳19的 一部分作为板状支承件5。
在图4中，外壳21具有圆筒部21b、高压侧内突缘部21a及铆接 部21c。橡胶部22通过粘接等一体固定在外壳21上，该橡胶部22包 括覆盖外壳21的高压侧内突缘部21a的U形橡胶部22a、向高压侧 11延伸且与旋转轴2滑动接触的橡胶唇部22b、稳定于壳体1的内周 面的外周覆盖橡胶层部22c。
利用外壳21的内突缘部21a和内壳19的轴心正交壁部23夹持密 封元件3，并且是隔着U形橡胶部22a的一部分进行夹持。
内壳19的轴心正交壁部23与板状支承件5对应。
该图4所示的实施方式中的板状支承件5的形状及尺寸等结构与图 1、图2、图5等中说明的结构相同(相同的附图标记表示同一结构)， 省略其说明。
接着，参照图3说明本发明的主要结构带来的作用(效果)，图3 (A)表示前述图1和图2 (或图4)所示本发明实施方式的受压状态， 当作用压力P时，密封元件3适度变形，不会产生变形缺陷或损伤。 即，密封元件3被锥形壁部12的高压侧面12A可靠地支承，且靠近旋 转轴2的平坦壁部13的高压侧面13A通过轻轻接触(较低的接触面压) 而进行支承，故可防止局部异常变形且不会造成损伤。
图3 (B)可以说如D-d+2G所示，表示不存在图3 (A)中的平 坦壁部13时的情况，相当于以往图7所示的情况。此时，在有压力P作用的受压状态下，密封元件31可能会因锥形壁部41的锐利前端部 43而受到损伤，且可能在间隙42的部位产生挤出，导致使用寿命缩短， 这是在D〈d+1.2T3时产生的问题。
另外，如图3(C)所示，当DXl+3.0T3时，密封元件3成为在2-3个部位弯曲(弯折)的形状，或产生压扁的变形，或产生翘曲等，从 而导致局部异常发热或异常磨损。
因此，比较图3 (A) 、 3 (B) 、 3 (C)可知，重要的是满足本发 明的前述数学式d+1.2T3 < D < d+3.0T3及0.1mm < G < 0.25mm。换言 之，通过满足上述数学式，(PTFE等制成的)密封元件3的"挤出(防 止)"和"变形"之间得到良好的平衡，不会产生密封元件3的厚度方向 和垂直方向的蠕变(徐变)，对密封面的影响即密封面的横向移动或 螺旋槽的角度变化小，可维持良好的密封性能。
另外，本发明并不限于上迷图示的实施方式，可自由进行各种设计 变形，可具有两个以上的密封元件3，也可具有两个以上的图4所示橡 胶唇部22b，特别是作为板状支承件5，既可为外壳7，也可为内壳19。 另外，锥形壁部12或内周端平坦壁部13除构成上述剖面呈直线的形 状之外，也可构成具有较大曲率半径的弧形。作为板状支承件5的制 造方法，并不限于钣金加工，也可为切削加工或铸造等。作为板状支 承件5,并不限于金属，塑料也是比较理想的。
权利要求
1. 一种旋转轴密封装置，其特征在于，在以包含旋转轴(2)的轴心(L2)的平面进行剖切所得的剖面形状中，对具有弯曲部(4)而呈L字形弯曲地安装的密封元件(3)从低压侧(6)进行支承的板状支承件(5)从径向外侧到径向内侧具有轴心正交壁部(10)、径向内侧向高压侧(11)以既定倾斜角度(θ)倾斜的锥形壁部(12)、以及径向尺寸(W13)与所述密封元件(3)的壁厚尺寸(T3)大致相等且呈轴心正交状的内周端平坦壁部(13)，并且，所述内周端平坦壁部(13)的最内周端面(14)与所述旋转轴(2)靠近地配置，以在所述内周端平坦壁部(13)和所述旋转轴(2)之间形成微小间隙(G)。
2. 如权利要求1所述的旋转轴密封装置，其特征在于，所述锥形 壁部(12)的所述倾斜角度(e)设定为20° -40° ,并且，所述内周 端平坦壁部(13)与轴心正交面(20)所成的角度(p)设定为-5° ~ +5° 。
3. 如权利要求1或2所述的旋转轴密封装置，其特征在于，所述 微小间隙(G)在单侧设定为0.1mm~0.25mm。
4. 如权利要求1或2所述的旋转轴密封装置，其特征在于，若将 所述内周端平坦壁部(13)的外径尺寸设为(D)，将所述旋转轴(2) 的外径尺寸设为(d)，将所迷密封元件(3)的壁厚尺寸设为(T3)， 则d+1.2T3 < D < d+3.0T3的关系式成立,
5. 如权利要求3所述的旋转轴密封装置，其特征在于，若将所述 内周端平坦壁部(13)的外径尺寸设为(D)，将所述旋转轴(2)的 外径尺寸设为(d),将所述密封元件(3)的壁厚尺寸设为(T3)， 则d+1.2T3《D < d+3.0T3的关系式成立。
全文摘要
本发明提供一种旋转轴密封装置，其可防止密封元件的异常变形或局部磨损而延长使用寿命。从低压侧(6)支承密封元件(3)的板状支承件(5)具有锥形壁部(12)和轴心正交状的内周端平坦壁部(13)。
文档编号F16J15/16GK101418860SQ20081016660
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月15日 优先权日2007年10月25日
发明者笈田弘纪, 芦田哲哉 申请人:三菱电线工业株式会社