唇形密封件的制作方法与工艺

本发明涉及与轴滑动接触并确保流体流通的切断状态的唇形密封件。

背景技术：
以船舶的船尾管密封装置为主的密封装置是为了避免海水等流体浸入到船体等构造物的内部的情况、或来自内部的流体流出造成的功能上的不良而具备的装置，在供轴插通的轴孔中，装备一层或多层由橡胶、合成橡胶等弹性体构成的唇形密封件。唇形密封件与轴的表面滑动自如地密封接触（下面，记为密封），通过唇形密封件自身的弹性力、弹簧等产生的加压、或唇形密封件的正后面的流体压力差等来保持对轴的紧迫力。作为唇形密封件自身的弹性力等的作用，进行如下密封：第一，基于唇部的弹性变形的密封（例如，参照下述专利文献1），第二，基于空气弹簧式密封的过盈量的值的调整进行的密封（例如，参照下述专利文献2），第三，安装在唇形密封件上而将向轴推压密封唇的紧迫力赋予该唇形密封件的紧迫力赋予单元所产生的密封（例如，参照下述专利文献3或专利文献4）。专利文献1:（日本）实公昭50－15356号公报专利文献2:（日本）实开平5－36166号公报专利文献3:（日本）实开平2－76267号公报专利文献4:（日本）实开平5－25069号公报

技术实现要素：
但是，根据上述方法，在第一方法及第三方法中，唇形密封件相对于轴的表面的接触情况（下面，称为接触情况），主要依赖于唇形密封件的弹性、紧迫力赋予单元的能力，第二方法还依赖于周围的温度环境。在以上的状况中，因经过长期使用的唇形密封件自身的弹性力的降低、滑动部的磨损，不能维持良好的紧迫力，因振动等而轴的支承状况恶化，在半径方向产生超过过盈量的轴位移的状态下，无法确保充分的密封状态，存在密封流体向装置外流出或导致外部流体的浸入之类的问题。本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于，提供一种唇形密封件，其具备可根据环境、唇形密封件的磨损情况而能动地适当调整接触情况的构造，实现了唇形密封件的长寿命化及密封性能的提高。为了解决上述问题而做出的本发明的唇形密封件，其特征在于，具备与轴的表面在整周上滑动接触的唇部、将唇部支承于滑动接触位置的弹性臂部及柔性壁、将弹性臂部及柔性壁与壳体连结的键部，具备将弹性臂部和柔性壁作为隔壁的环状的调压室，柔性壁根据调压室内的加减压而变形，唇部至少向以轴为中心的半径方向变化，由此进行紧迫力的调整及调整唇形密封件的密封姿势。在此，所谓变化包含有助于紧迫力调整的变形或位移（进退）。为了可单独地进行柔性壁的形态的变更，构造也可以是，在柔性壁的内部具备与所述调压室（A）同心环状的加压室。作为加压室也可以沿柔性壁的周向均一地形成可供给排出流体的流路，也可以是插入构成这样的流路的可伸缩的管等任一种方法。弹性臂部可列举出如下构成：截面形状为圆弧状、く字状、或直线状，且弹性臂部形成的圆弧状的曲率、く字状的弯曲角度、或直线状的形态（伸缩等）根据调压室内的加减压而变化。柔性壁可列举出如下构成：截面形状为圆弧状、く字状、或直线状，且柔性壁形成的圆弧状的曲率、く字状的弯曲角度、或直线状的形态根据调压室内的加减压而变化。在决定唇形密封件的构造时，可以适当采用上述构造，或也可以采用并用上述构造的构成。另外，通过在柔性壁、键部、或弹性臂部的内表面或外表面包覆或内装纤维或树脂膜、或可期待下述作用的与之类似的原材料（下面记为纤维等），抑制具有纤维等的一侧的伸缩或局部地提高强度，从而也可以从构造上控制柔性壁或弹性臂部的弯曲形态。另外，构成也可以是，在唇部具备赋予唇部对轴的紧迫力的弹簧、环状弹簧等紧迫力赋予单元，由此通过与弹性臂部的弹性的平衡而进行所述紧迫力的调整。本发明的唇形密封件构成可以是基于单体的密封，也可以是将多个部件（例如，具有将环状分割了的形状的部件）连结成在使用时形成的环状，并与调压室或加压室一起形成轴对称体的外观。发明效果本发明的唇形密封件通过将弹性臂部和柔性壁作为隔壁而形成环状的调压室的构成，柔性壁根据调压室内的加减压而变形，能够使唇部至少向半径方向变化而调整紧迫力、过盈量。其结果是，可根据环境、唇形密封件的磨损情况，能动地适当调整接触情况。另外，还可以防止压力变动引起的密封流体的流出、或外部流体的浸入。另外，通过采用在柔性壁的内部具备加压室的构造，柔性壁的变态成为可能，不更换唇形密封件也可调整唇部的变化量、或唇部的一定量的变化所需要的调压室内的压力变化等（唇部的规格）。利用该调整，也可抑制弹性臂部的历年变化造成的疲劳。作为弹性臂部的截面形状，通过采用圆弧状、く字状，从而柔性壁形成的圆弧状的曲率、く字状的弯曲角度、或直线状的形态根据调压室内的加减压而变化，可以使柔性壁具备作为用于使唇部相对于轴进行进退的连杆的作用。另外，通过在柔性壁、键部、或弹性臂部的内表面或外表面包覆或内装纤维等，抑制具有纤维等的一侧的伸缩或局部地提高强度，从而能够在构造上控制柔性壁或弹性臂部的弯曲，其结果是，可以使随着调压室内的压力变化的柔性壁或弹性臂部的形态变化稳定，使唇部相对于轴的变化的量及方向等稳定。此外，在唇部具备赋予唇部对轴的紧迫力的紧迫力赋予单元，由此，可以通过与弹性臂部的弹性的平衡而进行所述紧迫力的调整，例如，即使在唇部等的磨损发展的情况下，也可以补充仅用调压室或加压室的作用不足的对轴的压力。附图说明图1是表示本发明的唇形密封件的实施方式例的纵剖面图；图2（A）及（B）是表示图1的调压室A的作用的一个例子的放大图；图3是表示本发明的唇形密封件的作用的一个例子的（A）：复原时，（B）：加压时，（C）：减压时的纵剖面图；图4是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图5是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图6是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图7是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图8是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图9是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图10是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图11是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图，（A）表示起到将弹性臂部向外侧拉伸的作用的构造，（B）表示起到将弹性臂部向内侧推出的作用的构造；图12是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图13是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图14是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图，（A）表示通常时的状况，（B）表示加压室内的压力的调整的状况；图15是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图16是表示本发明的唇形密封件的一个例子的纵剖面图；图17是表示现有唇形密封件的一个例子的纵剖面图。具体实施方式下面，基于附图说明本发明的唇形密封件的实施方式。图1是表示将本发明的唇形密封件用于船尾管密封装置的一个例子的图。图1所示的船尾管密封装置在壳体10的轴孔内固定有形成环状的唇形密封件11，唇形密封件11的唇部1与轴0的表面在整周上相接。此外，唇形密封件11形成的环状既可以是环状的唇形密封件11以单体形成的环状，也可以是将多个圆弧状的唇形密封件11连结而形成的环状。下面，基于附图详细说明唇形密封件的实施方式。图2及图3所示的例子是由橡胶、合成橡胶等构成的环状的弹性体，是通过将一体形成有与轴0的表面滑动接触的唇部1、将唇部1支承在滑动接触位置处的弹性臂部2及柔性壁3、将弹性臂部2及柔性壁3与壳体10连结的键部4（或4a、4b）的形状，以轴0为中心旋转360度而形成的轴对称体。该例子中的唇部1作为与轴0相接的接触面而采用前窄的方式，弹性臂部2以如下方式描绘圆弧状或く字状的曲线：从唇部1的端面向应滑动接触的轴0的长度方向（下面记为前后）的任意一方向朝向外（离开轴0的方向）延伸，并到达位于唇形密封件11的最外侧的键部4（或4a）。另外，弹性臂部2的形态不限于描绘曲线的形态，也可以采用如下构造：从唇部1的侧面向前后任意一方向朝向外延伸，大致直线地到达位于唇形密封件11的最外侧的键部4（或4a）。柔性壁3从唇部1的外表面（面对壳体10的一侧）朝向滑动接触位置的外侧立起，在柔性壁3的端部设有键部4（或4b）。弹性臂部2和柔性壁3（根据需要，包含键部4（或4a、4b））形成作为各隔壁的环状的调压室A，根据向调压室A内的加减压来使调压室A进行膨胀、收缩。随着调压室A的变形，弹性臂部2和柔性壁3变形，支承于弹性臂部2的唇部1向内外变化。另外，在采用唇形密封件11以单体形成环状的构成的情况下，调压室A成为单一的环状的空隙、或由多个隔壁将环状的空隙隔离开的构造。另一方面，唇形密封件11采用通过将多个唇形密封件进行连接而形成环状的构成的情况下，形成环状的各唇形密封件11中，成为具备将圆周方向的两侧开放的调压室A，或具备用隔壁将圆周方向的单侧或两侧闭塞的调压室A的构造。图2及图3所示的第一实施方式中，键部4前后分离，具备与弹性臂部2相连的主键4a和与柔性壁3相连的副键4b，向轴孔突出的壳体10的突条10a嵌入主键4a和副键4b的间隙。在该例中，弹性臂部2的截面形状为く字状，柔性壁3的截面形状为圆弧状，柔性壁3的壁厚比弹性臂部2薄。图4是将柔性壁3的截面形状设定为く字状的第二实施方式，图5是将柔性壁3的截面形状设定为直线状的第三实施方式，图6是将第一实施方式的柔性壁3的弯曲的方向反过来的第四实施方式。在第二实施方式中，只要是柔性壁3的伸缩在原材料上或构造上被抑制，通过对调压室A从规定的内压开始进行加压，使柔性壁3变形而提高唇部1对轴0的紧迫力，若加压被切断或被减压（或只要成为负压），则唇部1对轴0的紧迫力减少（参照图4）。在第三实施方式中，只要柔性壁3的伸缩在原材料上或构造上被抑制，通过对调压室A从规定的内压开始进行减压，使柔性壁3变形而减弱唇部1对轴0的紧迫力，若增压，则唇部1对轴0的紧迫力增加（参照图5）。在第四实施方式中，只要柔性壁3的伸缩在原材料上或构造上被抑制，通过对调压室A从规定的内压开始进行减压（或形成负压），使柔性壁3暂时从弯曲状态变形为直线状，而提高唇部1对轴0的紧迫力，通过进一步减压（或进一步形成负压），从直线状再变形为弯曲状态，减弱唇部1对轴0的紧迫力，若减压被切断（或若解除负压的状态）则唇部1对轴0的紧迫力减少（参照图6）。另外，构造也可以设定为，还可以改变柔性壁3的安装角度，由此，在不对调压室A施加压力的情况下（平常时），起到将弹性臂部2向外侧拉伸的作用（参照图11（A）），或起到将弹性臂部2向内侧推压的作用（参照图11（B））。另外，除了唇部1的调压室A以外（在图2及图3中，弹性臂部2的前端部），作为向唇部1和轴0之间赋予紧迫力的紧迫力赋予单元6而安装弹簧的情况下，在该唇部1的外表面的整周设有用于安装该弹簧的保持槽1a。紧迫力赋予单元6除弹簧以外，也可以是例如具有弹性的环状的部件。另外，图7所示的第五实施方式是不具备第一实施方式的紧迫力赋予单元6的例子。图8所示的第六实施方式及图9所示的第七实施方式中，是一体地形成第一实施方式的主键4a及副键4b，并形成有向调压室A填充的流体所流通的流路10b的方式，在第七实施方式中，在键部4还内装有保形及加强用的框架4c。图10所示的第八实施方式中，通过相对于保持槽1a在相反侧设置第一实施方式的柔性壁3，从而将紧迫力赋予单元（该例中弹簧）6安装在调压室A的内部。根据以上所示的实施方式，通过调压室A内的加减压，产生以柔性壁3形成的圆弧状的曲率变化或く字状的弯曲角度的变化为主的调压室A的膨胀和收缩，起到因所述曲率变化等产生的柔性壁3的内外端间的直线距离的伸缩使唇部1相对于轴0进退的连杆那样的作用（参照图3）。即，与在唇部1未产生磨损、劣化时相比，在产生磨损、劣化时，通过使向调压室A的加压增加，将唇部1向内侧推进磨损量，赋予对于唇部1与轴0滑动接触而言充分的向内侧的紧迫力（参照图2）。图12所示的第九实施方式中，双重设置第一实施方式的柔性壁3。另外，在该例中，在各柔性壁3之间设有保持槽1a，在该保持槽1a内安装有压力赋予单元6。因此，压力赋予单元6被从调压室A的外部隔绝，通过适当选择在调压室A内流通的流体，能够有助于耐用年数的延长。图13所示的第十实施方式中，在柔性壁3的内表面或外表面包覆或内装纤维或膜、或可期待同样作用的与之类似的原材料（下面，将该部分记作复合部5）。纤维、膜的原材料、纤维的排列、粗细、或织造非织造等、或复合部5的厚度等，根据应该施加给调压室A的压力的范围、作为目标的柔性壁3的变形方式，例如对柔性壁3的伸缩在原材料上或构造上予以抑制，或给予弹性（弹性）等目的等适当选择即可。另外，根据需要，也可以在副键4b、或弹性臂部2或主键4a的内表面或外表面的一部分设置复合部5。图14所示的第十一实施方式是在柔性壁3的内部具备加压室B的例子。该例中，在柔性壁3的内外方向的中间部的整周形成环状的伸缩性管，并且可以通过调整加压室B内的压力进行柔性壁3的形态的变更，能够进行紧迫力的调整（参照图14（A））。另外，与之相伴，也可以控制弹性臂部2的历年变化造成的疲劳（参照图14（B））。另外，加压室B形成的环状既可以是设置于环状的唇形密封件11的柔性壁3的空隙以单体形成，也可以是将设置于圆弧状的唇形密封件11的柔性壁3的多个圆弧状的空隙连结而形成。图15及图16所示的第十二实施方式及第十三实施方式中，在一个唇形密封件设有一对唇部1，在其连接部设有供给排出在存在于轴0和唇形密封件之间的空隙4e中流通的流体的泄漏路径4d。该例中，将两个唇形密封件一体地连接来实现。在第十二实施方式中，将一对第一实施方式的唇形密封件背靠背连接，在第十三实施方式中，将具备柔性壁3的唇形密封件和现有的唇形密封件（参照图17）一体连接。标号说明0轴，1唇部，1a保持槽，2弹性臂部，3柔性壁，4键部，4a主键，4b副键，4c框架，4d泄漏路径，4e空隙，5复合部，6紧迫力赋予单元，10壳体，10a突条，10b流路，11唇形密封件，A调压室，B加压室。