專利名稱：密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有密封唇并對軸進(jìn)行密封的密封裝置，尤其涉及 一種能夠利用密封唇對于高壓制冷劑等被密封流體進(jìn)行可靠的軸密封 并延長密封唇的耐用期間的密封裝置。技術(shù)背景近年來，作為在車用空調(diào)設(shè)備等中使用的制冷劑，考慮到對環(huán)境的影響，已發(fā)展為將氟利昂氣體(freongas)更換為二氧化碳?xì)怏w，并 且對二氧化碳?xì)怏w即被密封流體進(jìn)行軸密封的結(jié)構(gòu)正在普及化。但是， 在將二氧化碳?xì)怏w用作制冷劑的情況下，作為制冷劑的被密封流體的 壓力要比以往設(shè)定得高，提高軸密封部分的密封力成為當(dāng)務(wù)之急，作 為車用空調(diào)設(shè)備的壓縮機(jī)用唇型密封，研制出了各種高密封力的密封 裝置。例如，目前有日本實開平3-41264號公報(專利文獻(xiàn)1)所示的唇 型密封裝置(圖10)。該唇型密封裝置形成為，呈環(huán)狀的金屬材料制的 支承環(huán)103在與密封唇101的內(nèi)周面輕微接觸嵌合的狀態(tài)下，配置在密 封唇IOI的大氣側(cè)即內(nèi)周面和旋轉(zhuǎn)軸102之間。進(jìn)而，樹脂材料制的環(huán) 狀部104與支承環(huán)103同形狀地配置在支承環(huán)103的大氣側(cè)B。另外， 在支承環(huán)103的被密封流體側(cè)A，在密封唇101從埋設(shè)有加強(qiáng)環(huán)105的 基部106向被密封流體側(cè)傾斜延伸而成的端部107上，設(shè)有與旋轉(zhuǎn)軸102 的外周面緊密接觸的密封面107a，壓緊該密封面107a的卡緊彈簧108 安裝于在端部107的外周面上設(shè)置的環(huán)狀槽中。并且，在環(huán)狀部104的大氣側(cè)配置有環(huán)狀的支承板109，支承環(huán)103、 環(huán)狀部104和支承板109的外周部由截面為^字形的保持環(huán)110夾持著。 這被夾持的三個部件整體為密封部，用于對并列設(shè)置的密封唇101進(jìn)行輔助密封。
另外，密封唇101的前端部的密封面107a與環(huán)狀槽之間的距離也必 須準(zhǔn)確地制作，但是密封唇101是橡膠材料制的所以容易變形，在橡膠 成形方面難以確保該距離尺寸。再有，也必須使支承環(huán)103和密封唇101 的接合準(zhǔn)確，在將支承環(huán)103壓接到密封唇101上時，密封唇101從旋 轉(zhuǎn)軸外周面上翹起，所以密封能力變差。
著眼于上述各種問題點，開發(fā)出了日本專利第3346743號公報(專 利文獻(xiàn)2)、日本特開平2003-120821號公報(專利文獻(xiàn)3)所示那樣的技 術(shù)，這些專利文獻(xiàn)的技術(shù)如下將支承環(huán)的傾斜支承部壓入嵌合到密封 唇的錐面上并擴(kuò)大密封部表面的直徑，將傾斜的密封唇的放大錐面壓接 保持在該傾斜支承部上，從而將大氣側(cè)密封部表面保持在一定角度。根 據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由該支承環(huán)保持的壓緊狀態(tài)下的密封部表面以強(qiáng)力的表面 壓力與旋轉(zhuǎn)軸的外周面緊密接觸，密封部表面以較小的接觸面積與軸進(jìn) 行接觸，從而能夠有效地防止密封部表面被壓入所產(chǎn)生的異常變形導(dǎo)致 密封能力下降，并且能夠保持密封角部以強(qiáng)力的表面壓力進(jìn)行接觸的狀 態(tài)，發(fā)揮優(yōu)秀的密封能力。
專利文獻(xiàn)l:日本實開平3-41264號公報(第1頁，圖l) 專利文獻(xiàn)2:日本專利第3346743號公報(第2頁，圖2) 專利文獻(xiàn)3:日本特開平2003-120821號公報(第2頁，圖l) 但是，在上述日本專利第3346743號公報(專利文獻(xiàn)2)和日本特 開平2003-120821號公報(專利文獻(xiàn)3)所示的現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)較大的被 密封流體壓力施加在橡膠材料制的密封唇的外周上時，密封唇被向旋轉(zhuǎn) 軸方向按壓，在支承環(huán)的錐面朝旋轉(zhuǎn)軸方向被翻折而成的角部與密封唇 的密封內(nèi)表面之間產(chǎn)生過大的應(yīng)力，在位于支承環(huán)的上述角部處的密封 唇上產(chǎn)生極大的等效米賽斯(Mises)應(yīng)力，長期使用則密封唇有可能出 現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，目前將如上所述的支承環(huán)的角部形成為半徑(R)，從而實 現(xiàn)了在密封唇上產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力下降，但是還力求等效米賽斯應(yīng) 力的進(jìn)一步下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于提供一種密封裝 置，使得利用密封唇對于高壓的被密封流體維持可靠的軸密封，并能夠 降低在密封唇上產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力，延長密封唇的耐用期間。為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方面所述的密封裝置的特征在于， 該密封裝置具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納室側(cè)延伸的支承環(huán)，上 述支承環(huán)至少形成為細(xì)尖形狀，由該支承環(huán)支承的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸上，其中，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部 和前端部，至少在從上述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部 上形成有曲率半徑為(R—l)的圓面，并且錐部的表面的與上述邊界部 即圓面相連的一部分是具有比上述邊界部的曲率半徑(R—l)大的曲率 半徑的凸曲面。根據(jù)該特征，流體收納室側(cè)的壓力作用在密封唇上，唇前端部壓接 在旋轉(zhuǎn)軸上，同時來自密封唇的按壓力傳遞給支承環(huán)。并且，尤其是密 封唇用力地抵接在支承環(huán)的從錐部的表面向前端部的表面過渡的邊界部 (支承環(huán)的角部)上，這里具有產(chǎn)生極其大的等效米賽斯應(yīng)力集中的趨 勢，但是根據(jù)本發(fā)明，由于在錐部的表面的與上述邊界部即圓面連續(xù)的 一部分上形成有具有較大的曲率半徑的非直線面的面，因此該錐部的至 少一部分鼓出的圓形部分(曲率半徑)有助于增大對密封唇進(jìn)行保持的 支承環(huán)的錐部面積，即使流體收納室的壓力作用在密封唇上，也能夠借 助該增大了的接觸面的摩擦力來有效地抑制在密封唇與支承環(huán)的錐面之 間所產(chǎn)生少量偏移。因而，在位于從支承環(huán)的錐部表面向前端部表面過 渡的邊界部(支承環(huán)的角部)的密封唇上，等效米賽斯應(yīng)力不會太集中， 利用密封唇能夠維持可靠的軸密封，而且能夠降低密封唇上產(chǎn)生的等效 米賽斯應(yīng)力，從而能夠延長密封唇的耐用期間。本發(fā)明的第二方面所述的密封裝置的特征在于，該密封裝置具有以 圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納室側(cè)延伸的支承環(huán)，上述支承環(huán)至少形成 為細(xì)尖的形狀，由該支承環(huán)支承的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸 上，其中，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部和前端部，至少在從上述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部上形成有曲率半 徑為(R—l)的圓面，并且上述錐部的表面是具有比上述邊界部的曲率半徑(R—l)大的大體恒定的曲率半徑(R—2)的凸曲面。根據(jù)該特征，上述錐部的表面是具有比上述邊界部的曲率半徑(R 一l)大的大體恒定的曲率半徑(R—2)的細(xì)尖錐面，從而該曲率半徑(R _2)有助于增大對密封唇進(jìn)行保持的支承環(huán)的錐面面積，即使流體收納 室的壓力作用在密封唇上，也能夠有效地抑制在密封唇與支承環(huán)的錐面 之間產(chǎn)生少量偏移。因此，在位于從支承環(huán)的錐部表面向前端部表面過 渡的邊界部(支承環(huán)的角部)的密封唇上，等效米賽斯應(yīng)力不會太集中， 利用密封唇能夠維持可靠的軸密封，而且能夠降低密封唇上產(chǎn)生的等效 米賽斯應(yīng)力，從而能夠延長密封唇的耐用期間。在第二方面所述的密封裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的第三方面所述的密 封裝置的特征在于，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的延伸部，該 延伸部的表面為與上述旋轉(zhuǎn)軸大致平行的面，從上述延伸部的表面向錐 部的表面過渡的邊界部是具有大于等于上述錐部的表面即錐面的曲率半 徑(R—2)的曲率半徑的圓面。根據(jù)該特征，以往，當(dāng)在支承環(huán)從延伸部表面向錐部表面過渡的邊 界部上存在曲率半徑較小的彎曲部時，由于流體收納室的內(nèi)部壓力的變 動，密封唇在該彎曲部容易與支承環(huán)發(fā)生背離，從而助長在密封唇與支 承環(huán)的錐面之間產(chǎn)生少量偏移，但是根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于能夠形成從上 述延伸部的表面向錐部的表面緩緩過渡的邊界部，因此不存在過度的彎 曲部，從而有效地抑制在密封唇與支承環(huán)的錐面之間產(chǎn)生少量偏移。本發(fā)明的第四方面所述的密封裝置的特征在于，該密封裝置具有以 圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納室側(cè)延伸的支承環(huán)，上述支承環(huán)至少形成 為細(xì)尖形狀，由該支承環(huán)支承的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸上， 其中，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部，并且還具有前端部， 至少在從上述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部上形成有曲 率半徑為(R—l)的圓面，并且上述錐部的表面是由比上述邊界部的曲 率半徑(R—l)大的多個不同曲率半徑的組合而成曲面。
根據(jù)該特征，上述錐部的表面是由比上述邊界部的曲率半徑(R—l) 大的多個不同曲率半徑的組合而成的不存在直線面的細(xì)尖錐面，從而能 夠?qū)η€進(jìn)行各種改變以適于流體收納室內(nèi)的壓力分布，能夠有效地抑 制在密封唇與支承環(huán)的錐面之間產(chǎn)生少量偏移。
在第一至第四方面中的任一方面所述的密封裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明 第五方面所述的密封裝置的特征在于，在所述支承環(huán)的前端部上形成有 與旋轉(zhuǎn)軸大致平行的內(nèi)端面，在從上述前端部的表面向上述內(nèi)端面過渡 的邊界部上，形成有具有比圓面的上述曲率半徑(R—l)小的曲率半徑 (R—0)的圓面。
根據(jù)該特征，在上述支承環(huán)的前端部的內(nèi)端面的角部，不會損傷到 密封唇。
在第一至五方面中的任一方面所述的密封裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明第 六方面所述的密封裝置的特征在于，由具有從固定部連續(xù)延伸的延伸部、 錐部和前端部而成的上述支承環(huán)支承的上述密封唇的內(nèi)側(cè)面，至少在成 形上述密封唇時，預(yù)先形成為與上述支承環(huán)的錐部即凸曲面吻合的凹曲 面。
根據(jù)該特征，上述密封唇預(yù)先形成為與上述支承環(huán)的錐部即凸曲面 的圓面吻合的凹曲面的圓面，因此能夠與密封唇自身的材料強(qiáng)度一起有 效地抑制在密封唇與支承環(huán)的錐面之間產(chǎn)生少量偏移。


圖1是本發(fā)明第一實施方式的密封裝置的半剖視圖。
圖2是支承環(huán)的立體圖。 圖3是支承環(huán)的上半剖視圖。
圖4是表示對由支承環(huán)產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力的測定(試驗1)和 評價密封唇的易斷程度的實驗(試驗2)的圖。 圖5是表示試驗1的結(jié)果的圖。 圖6是表示試驗2的結(jié)果的圖。圖7是比較第一實施方式和比較例3的支承環(huán)的圖。
圖8是表示密封唇的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示第二實施方式的密封裝置的圖。
圖10是表示日本實開平3-41264號公報(專利文獻(xiàn)1)所示的唇型 密封裝置的圖。 標(biāo)號說明
1:密封裝置；
2:支承環(huán)(back up ring);
3:密封唇； 4:密封唇； 5:密封唇； 6:夕卜殼； 7:嵌接部； 7A:密封部分； 8:加強(qiáng)環(huán)； 21:固定部； 22:延伸部； 23:錐部； 24:前端部； 26:邊界部； 27:內(nèi)端面； 29:邊界部； 31:唇前端部； 32:凹曲面； 50:旋轉(zhuǎn)軸； 61:嵌合孔。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。實施例
基于附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明，首先，圖1是本發(fā)明第一實 施方式的密封裝置的半剖視圖。圖2是支承環(huán)的立體圖。圖3是支承環(huán)
的上半剖視圖。圖4是表示對由支承環(huán)產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力的測定(試 驗l)和評價密封唇的易斷程度的實驗(試驗2)的圖。圖5是表示試驗 l的結(jié)果的圖。圖6是表示試驗2的結(jié)果的圖。圖7是比較第一實施方式 和比較例3的支承環(huán)的圖。圖8是表示密封唇的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是表示 第二實施方式的密封裝置的圖。圖10是表示日本實開平3-41264號公報 (專利文獻(xiàn)l)所示的唇型密封裝置的圖。
圖1表示本發(fā)明第一實施方式的密封裝置，是未安裝在軸上的狀態(tài) 下的半剖視圖。在該圖1中，1是設(shè)置在大氣Y側(cè)和流體收納室X側(cè)之 間的密封裝置，在該密封裝置1上設(shè)有與外殼6的嵌合孔61嵌接的橡膠 材料制的嵌接部7。在該嵌接部7的外周面上形成有凸部狀的密封部分 7A。另外，在嵌接部7中埋設(shè)有加強(qiáng)環(huán)8，利用該加強(qiáng)環(huán)8來加固嵌接 部7與外殼6的嵌接，并且利用嵌接部7保持著第二密封唇4、第三密封 唇5。
并且，橡膠材料制的密封唇3形成為筒狀，并經(jīng)由該加強(qiáng)環(huán)8從嵌 接部7向旋轉(zhuǎn)軸50傾斜。該密封唇3的唇前端部31成為密封功能面， 當(dāng)其與旋轉(zhuǎn)軸50最適當(dāng)?shù)鼐o密接觸時，能夠提高表面壓力來發(fā)揮密封能力。
從密封唇3的嵌接部7到流體收納室X側(cè)，沿著密封唇3的表面設(shè) 有形狀大體近似于密封唇3的支承環(huán)2，該支承環(huán)2形成為具有即使密封 唇3受到被密封流體的壓力該支承環(huán)2也不會變形的耐壓性的壁厚。
在該第一實施方式的密封裝置1中，以圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收 納室X側(cè)延伸的支承環(huán)2，至少支承環(huán)的前方部分如圖1、圖2所示那樣 形成為細(xì)尖形狀，使得由該支承環(huán)2支承的密封唇3的唇前端部31能夠 抵接在旋轉(zhuǎn)軸50上。該密封裝置1的支承環(huán)2具有固定部21，該固定部 21是被第二密封唇4和由加強(qiáng)環(huán)8支承的橡膠材料制的密封唇3夾在中 間而固定在密封裝置1上的部分。另外，支承環(huán)2具有從該固定部21連續(xù)延伸的延伸部22、錐部23 和前端部24。圖3中示出了支承環(huán)2的上半剖視圖，各部分的表面依次 表示為固定部21的表面A、延伸部22的表面B、錐部23的表面D和前 端部24的表面F。而且，至少在從上述錐部23的表面D向前端部24的 表面F過渡的第一邊界部26的表面上形成有曲率半徑為(R—l)的圓面 E，并且在從上述延伸部22的表面B向錐部23的表面D過渡的第二邊 界部29的表面上形成有曲率半徑為(R—3)的圓面C。在該第一實施方 式的密封裝置中，尤其是錐部23的表面D的整個面形成為由如下所述的 凸曲面構(gòu)成的細(xì)尖錐面，該凸曲面具有比第一邊界部26的圓面E的曲率 半徑(R—l)大的大體恒定的曲率半徑(R—2)。進(jìn)而，從上述延伸部 22的表面B向錐部23的表面D過渡的第二邊界部29的表面即圓面C， 也成為具有與錐部23的表面D的曲率半徑(R—2)相等的曲率半徑(R 一2)的凸曲面。在該情況下，當(dāng)圓面C的曲率半徑(R—3)與錐部23 的表面D的曲率半徑(R—2)為相等的曲率半徑時，圓面C和錐部23 的表面D容易加工，并且僅以平緩的曲面就能夠從上述延伸部22的表面 B過渡到錐部23的表面D。
但是，不限于本實施例，也可以只在錐部23的表面D的與第一邊界 部26表面即圓面E連續(xù)的一部分上，形成具有比第一邊界部26的圓面E 的曲率半徑(R—l)大的曲率半徑(R—2)的凸曲面。即，在本發(fā)明中， 由于只要是存在于錐部23的表面D上的直線面盡量小即可，所以支承環(huán) 2的錐面中的至少一部分(也可以是整個面)鼓出來的圓形部分(曲率半 徑)，只要有助于增大對密封唇3進(jìn)行保持的支承環(huán)2的錐面面積即可。
這里，當(dāng)僅錐部23的表面D的一部分形成有具有比第一邊界部26 的圓面E的曲率半徑(R—l)大的曲率半徑(R—2)的凸曲面的情況下， 為了使該凸曲面容易地影響到該圓面E附近，最好將具有比圓面E的曲 率半徑(R—l)大的曲率半徑(R—2)的凸曲面形成在錐部23的表面D 中靠近圓面E的那部分上。
另外，在上述支承環(huán)2的前端部24上形成有與旋轉(zhuǎn)軸50大體平行 的內(nèi)端面27，在從上述前端部24的表面F向上述內(nèi)端面27過渡的部分上，形成有具有比第一邊界部26的圓面E的曲率半徑(R—l)小的曲率 半徑(R—0)的圓面F，。另外，關(guān)于上述前端部24，前端部24的表面F 是基本上垂直地朝向旋轉(zhuǎn)軸50的部分，但是這里不設(shè)置垂直的面，前端 部24的表面F可以是從曲率半徑(R—l)的圓面E直接過渡到曲率半徑 (R—O)的圓面F，的曲面。至少由于存在曲率半徑(R—O)的圓面F'， 使得在上述支承環(huán)2的前端部24的內(nèi)端面所形成的角部不會損傷到密封 唇3。
在第一實施方式的密封裝置中，作為優(yōu)選例，圓面F'的曲率半徑(R _0)為0.1mm，圓面E的曲率半徑(R—l)為0.4mm，表面D的曲率 半徑(R—2)為3.0mm，圓面C的曲率半徑(R—3)為3.0mm。
另外，在第一實施方式的密封裝置中，支承環(huán)2中從其固定部21連 續(xù)延伸的延伸部22的表面B成為與上述旋轉(zhuǎn)軸50大致平行的面，從上 述延伸部22的表面B向錐部23的表面D過渡的第二邊界部29的表面 即圓面C，也可以形成為具有比錐部23的表面D的曲率半徑(R—2)大 的曲率半徑(R—3)的圓面。另外，固定部21的形狀是任意的，并且， 延伸部22的表面B不僅無需是與上述旋轉(zhuǎn)軸50大致平行的面，而且無 需特意劃分出固定部21和延伸部22。
通常如上述那樣，在較大的被密封流體壓力施加在橡膠材料制的密 封唇3外周的情況下，密封唇3被向旋轉(zhuǎn)軸50的軸向按壓，在支承環(huán)2 的錐面朝旋轉(zhuǎn)軸方向被翻折而成的角部(圓面E附近)與密封唇3的密 封內(nèi)表面之間會產(chǎn)生過大的應(yīng)力，從而等效米賽斯應(yīng)力會施加在位于圓 面E附近的密封唇3上。因此如圖4所示，進(jìn)行試驗l:測定由第一實施 方式的密封裝置(本發(fā)明產(chǎn)品)的支承環(huán)2所帶來的等效米賽斯應(yīng)力和 在使用比較例1、 2、 3的不同結(jié)構(gòu)的支承環(huán)的情況下帶來的等效米賽斯 應(yīng)力；進(jìn)行實驗(試驗2):改變溫度條件并變動壓力以評價密封唇的易 斷程度。
這里，(1):在支承環(huán)的比較例l中，圓面Cl是幾乎不存在半徑的 角，表面D1是幾乎不存在半徑的平面。(2):在支承環(huán)的比較例2中， 圓面C2的曲率半徑為1.5mm，表面D2是幾乎不存在半徑的平面。(3):在支承環(huán)的比較例3中，圓面C3的曲率半徑為l.Omm，表面D3是幾乎 不存在半徑的平面。作為試驗1的試驗條件，將油溫定為200°C，施加8MPa的壓力作為 被密封流體壓力，將因各支承環(huán)形狀而不同的唇前端最大等效米賽斯應(yīng) 力輸出為FEM (有限元法)解析結(jié)果。作為試驗2的試驗條件，將油溫定為220°C，使壓力變動幅度為 2MPa，交替施加6MPa禾B 8MPa的壓力，該脈動次數(shù)設(shè)為2400次。另夕卜， 將軸偏心設(shè)為0.3mm作為軸的偏心量，并對因各支承環(huán)形狀而不同的密 封唇的易斷程度進(jìn)行評價。作為試驗1的結(jié)果，如圖5所示，在比較例1中，唇前端最大等效 米賽斯應(yīng)力為15.2MPa，在比較例2中，唇前端最大等效米賽斯應(yīng)力為 13.3MPa，在比較例3中，唇前端最大等效米賽斯應(yīng)力為8.3MPa，在第 一實施方式的密封裝置(本發(fā)明產(chǎn)品)中，唇前端最大等效米賽斯應(yīng)力 為7.9MPa。另外，如圖6所示，可以確認(rèn)到在關(guān)于壓緊力(N)的測 定中，第一實施方式的密封裝置(本發(fā)明產(chǎn)品)的壓緊力(N)為大約 184N，比其他比較例的壓緊力都小，而且散熱能力較強(qiáng)。在試驗2的結(jié)果中，在其他比較例1、 2、 3的密封唇全部產(chǎn)生斷裂 之后，第一實施方式的密封裝置(本發(fā)明產(chǎn)品)的密封唇仍未產(chǎn)生斷裂， 可見能夠降低密封唇上產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力。這里，基于圖7，將第一實施方式的密封裝置的支承環(huán)和與其較近 似的比較例3的支承環(huán)進(jìn)行比較。通常，當(dāng)流體收納室X側(cè)的壓力作用 在密封唇3上時，唇前端部壓接在旋轉(zhuǎn)軸上，同時來自密封唇3的按壓 力傳遞給支承環(huán)2。而且，密封唇3特別用力地抵接在支承環(huán)2的從錐部 表面向前端部表面過渡的邊界部(支承環(huán)的角部)上，這里具有極大的 等效米賽斯應(yīng)力進(jìn)行集中的趨勢。根據(jù)圖7，比較例3的支承環(huán)2的錐部即表面D3形成為直線面。并 且，在從固定部連續(xù)延伸的直線面即延伸部的表面B3和直線面即錐部的 表面D3之間的邊界部上形成有圓面C3。與此相對，第一實施方式的密 封裝置所利用的支承環(huán)2，在錐部的表面D的整個面部(或者一部分)上，形成了具有較大曲率半徑的非直線面的面。如從上述比較試驗的結(jié)果中可知的那樣，第一實施方式的密封裝置 所利用的支承環(huán)2的錐面中的至少一部分(也可以是整個面)鼓出的圓形部分(曲率半徑)，有助于增大對密封唇3進(jìn)行保持的支承環(huán)2的錐面 面積，即使流體收納室X的壓力作用在密封唇3上，也能夠借助該增大 了的接觸面的摩擦力來有效地抑制在密封唇3和支承環(huán)2的錐面間產(chǎn)生 少量偏移。因而，在位于從支承環(huán)的錐部表面向前端部表面過渡的第一 邊界部26的圓面E的密封唇上，等效米賽斯應(yīng)力不會過度集中，利用密 封唇3能夠維持可靠的軸密封，而且能夠降低密封唇3上產(chǎn)生的等效米 賽斯應(yīng)力，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比也能夠延長密封唇的耐用期間。特別是在該第一實施方式的密封裝置中，錐部23的表面D的整個面， 形成為由具有比第一邊界部26的圓面E的曲率半徑(R—l)大的大體恒 定的曲率半徑(R—2)的凸曲面構(gòu)成的細(xì)尖錐面，進(jìn)而，從上述延伸部 22的表面B向錐部23的表面D過渡的第二邊界部29的表面即圓面C， 也成為曲率半徑為(R—2)的凸曲面。在該情況下，圓面C的曲率半徑 (R—3)和錐部23的表面D的曲率半徑(R—2)為相等的曲率半徑。若像這樣圓面C的曲率半徑(R—3)和錐部23的表面D的曲率半 徑(R—2)為相等的曲率半徑，則支承環(huán)2容易制造，但是不限于此， 也可以形成為具有大于等于錐部表面即錐面的曲率半徑(R—2)的曲率 半徑(R—3)的圓面C。特別是在比較例3的支承環(huán)2等中，在從固定部連續(xù)延伸的直線面 即延伸部的表面B3和直線面即錐部的表面D3之間的邊界部上，圓面C3 呈現(xiàn)為比較明顯的彎曲部。當(dāng)像這樣存在曲率半徑比較小的彎曲部時， 由于流體收納室的內(nèi)部壓力的變動，密封唇3在該彎曲部容易與支承環(huán)2 發(fā)生背離，從而助長密封唇3和支承環(huán)2的錐面之間產(chǎn)生少量偏移。但 是，在第一實施方式的密封裝置中，錐部的表面D已以預(yù)定的曲率半徑 延伸，形成從錐部的表面D向上述延伸部的表面B緩緩過渡的邊界部， 因此不存在過度的彎曲部，從而能夠有效地抑制在密封唇3和支承環(huán)2 的錐面間產(chǎn)生少量偏移。在圖8中表示密封唇3的結(jié)構(gòu)，由具有從固定部連續(xù)延伸的延伸部、錐部以及前端部31而成的上述支承環(huán)2支承的上述密封唇3的內(nèi)側(cè)面， 至少在成形上述密封唇3時，預(yù)先形成為與上述支承環(huán)2的錐部的表面D 即凸曲面吻合的凹曲面32。像這樣，當(dāng)密封唇3預(yù)先形成為與上述支承 環(huán)2的錐部即凸曲面的表面D吻合的凹曲面32時，密封唇3的凹曲面 32與錐部即凸曲面的表面D在平常壓力狀態(tài)下也吻合，進(jìn)而，該密封唇 3與以往的密封唇內(nèi)側(cè)面具有直線面的結(jié)構(gòu)相比不易變形，從而能夠與密 封唇3自身的材料強(qiáng)度一起有效地抑制在密封唇3和支承環(huán)2的錐面間 產(chǎn)生少量偏移。圖9中表示第二實施方式的密封裝置，其與第一實施方式的密封裝 置的不同之處在于，第一實施方式的密封裝置，特別是其錐部23的表面 D的整個面形成為由具有比第一邊界部26的圓面E的曲率半徑(R—l) 大的大體恒定的曲率半徑(R—2)的凸曲面構(gòu)成的細(xì)尖錐面，與此相對， 第二實施方式的密封裝置，其錐部23的表面D形成為如下所述的細(xì)尖錐 面該錐面由具有比上述第一邊界部的曲率半徑(R—l)大的曲率半徑 并且曲率半徑各自不同的面D1、 D2、 D3…構(gòu)成，該錐部23的表面D由 各不相同的曲率半徑組合而成，不存在直線面。將曲率半徑各不相同的 面D1、 D2、 D3以適于流體收納室內(nèi)的壓力分布的方式組合起來，能夠 對錐部23的表面D的曲線進(jìn)行各種改變，因此能夠有效地抑制在密封唇 和支承環(huán)的錐面間產(chǎn)生少量偏移。另外，當(dāng)曲率半徑以(Dl的曲率半徑)> (D2的曲率半徑)> (D3 的曲率半徑)的方式從第一邊界部26的圓面E起逐漸增大時，形成從錐 部的表面D向上述延伸部的表面B緩緩過渡的邊界部，因此不易存在過 度的彎曲部。以上根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了說明，但是具體的結(jié)構(gòu)不限 于這些實施例，本發(fā)明還包含在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行的變 更和追加。
權(quán)利要求
1.一種密封裝置，該密封裝置具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納室側(cè)延伸的支承環(huán)，上述支承環(huán)至少形成為細(xì)尖形狀，由該支承環(huán)支承的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸上，其特征在于，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部和前端部，至少在從上述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部上形成有曲率半徑為(R-1)的圓面，并且錐部的表面的與上述邊界部即圓面相連的一部分是具有比上述邊界部的曲率半徑(R-1)大的曲率半徑的凸曲面。
2. —種密封裝置，該密封裝置具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納 室側(cè)延伸的支承環(huán)，上述支承環(huán)至少形成為細(xì)尖形狀，由該支承環(huán)支承 的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸上，其特征在于，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部和前端部，至少在從上 述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部上形成有曲率半徑為(R —1)的圓面，并且上述錐部的表面是具有比上述邊界部的曲率半徑(R 一l)大的大體恒定的曲率半徑(R—2)的凸曲面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封裝置，其特征在于， 上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的延伸部，該延伸部的表面為與上述旋轉(zhuǎn)軸大致平行的面，從上述延伸部的表面向錐部的表面過渡的 邊界部是具有大于等于上述錐部的表面即錐面的曲率半徑(R—2)的曲 率半徑的圓面。
4. 一種密封裝置，該密封裝置具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸的方式向流體收納 室側(cè)延伸的支承環(huán)，上述支承環(huán)至少形成為細(xì)尖形狀，由該支承環(huán)支承 的密封唇的唇前端部能夠抵接在旋轉(zhuǎn)軸上，其特征在于，上述支承環(huán)具有從其固定部連續(xù)延伸的錐部和前端部，至少在從上 述錐部的表面向上述前端部的表面過渡的邊界部上形成有曲率半徑為(R 一 1)的圓面，并且上述錐部的表面是由比上述邊界部的曲率半徑(R— 1) 大的多個不同曲率半徑組合而成的不存在直線面的凸曲面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項所述的密封裝置，其特征在于，在所述支承環(huán)的前端部上形成有與旋轉(zhuǎn)軸大致平行的內(nèi)端面，在從 上述前端部的表面向上述內(nèi)端面過渡的邊界部上，形成有具有比圓面的 上述曲率半徑(R_l)小的曲率半徑(R_0)的圓面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項所述的密封裝置，其特征在于， 由具有從固定部連續(xù)延伸的延伸部、錐部和前端部而成的上述支承環(huán)支承的上述密封唇的內(nèi)側(cè)面，至少在成形上述密封唇時，預(yù)先形成為與上述支承環(huán)的錐部即凸曲面吻合的凹曲面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種密封裝置，該密封裝置能夠利用密封唇對于高壓的被密封流體維持可靠的軸密封，并能夠降低在密封唇上產(chǎn)生的等效米賽斯應(yīng)力，延長密封唇的耐用期間。支承環(huán)(2)具有從其固定部(21)連續(xù)延伸的錐部(23)和前端部(24)，至少在從錐部(23)的表面(D)向前端部(24)的表面(F)過渡的邊界部(26)上形成有曲率半徑為(R-1)的圓面(E)，并且錐部(23)的表面(D)的與邊界部(26)即圓面(E)相連的一部分是具有比邊界部(26)的曲率半徑(R-1)大的曲率半徑的凸曲面。
文檔編號F16J15/32GK101331351SQ20068004737
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者有田泰久, 池田康浩, 海老原寬 申請人:伊格爾工業(yè)股份有限公司;株式會社豐田自動織機(jī)