(57)【要約】【課題】高圧、高回転数の環境下においてもリップ部の面焼けや破損を防ぎ、寿命を長くすることのできる耐圧用密封装置を提供する。【解決手段】回転する内側部材４とその内側部材４に外嵌させた外側部材５との間に設けられ、外側部材５に取り付けられるシール本体部１と、密封流体を収容した高圧室Ａの当該密封流体を低圧側Ｂとの間において密封可能とするよう内側部材４の外周面４ａに接触するリップ先端部３を有するリップ部２とを備えている。リップ部２の内周面２ａのうちリップ先端部３から低圧側Ｂの部分に、高圧室Ａから低圧側Ｂへ密封流体が漏れるのを許容させる軸心方向に対して傾斜する突起条７が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する内側部材とその内側部材に外嵌させた外側部材との間に設けられ、前記外側部材に取り付けられるシール本体部と、密封流体を収容した高圧室の当該密封流体を低圧側との間において密封可能とするよう前記内側部材の外周面に接触するリップ先端部を有するリップ部と、を備えた耐圧用密封装置において、前記リップ部の内周面のうち前記リップ先端部から前記低圧側の部分に、軸心方向に対して傾斜する突起条が形成されていることを特徴とする耐圧用密封装置。
【請求項２】
前記突起条は、前記相対的な回転により前記密封流体が前記高圧室から前記低圧側へ漏れるのを許容させる方向に形成されている請求項１に記載の耐圧用密封装置。
【請求項３】
前記突起条の高さは０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍとされている請求項１又は２に記載の耐圧用密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧力下において使用される耐圧用密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
密封流体が収容された高圧室の密封流体を密封可能とするための耐圧用密封装置として知られるものに、回転軸と、その回転軸に外嵌状のハウジングとの間に設けられ、ハウジングに装着されるシール本体部と、回転軸の外周面に接触するリップ先端部を有するリップ部とを備えたものがある（例えば、特許文献１）。この耐圧用密封装置は高い圧力の環境下で使用される耐圧設計がされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７４３３８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年において耐圧用密封装置はさらに高圧、高回転数の環境下で使用されるケースが増加している。しかし、従来の耐圧用密封装置は高圧、高回転数の条件によりリップ部に面焼けやクラックが発生し破損するおそれがあり、寿命が大幅に短縮されてしまうという問題点を有している。
【０００５】
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、高圧、高回転数の環境下においてもリップ部の面焼けや破損を防ぎ、寿命を長くすることのできる耐圧用密封装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するためのこの発明の耐圧用密封装置は、相対的に回転する内側部材とその内側部材に外嵌させた外側部材との間に設けられ、前記外側部材に取り付けられるシール本体部と、密封流体を収容した高圧室の当該密封流体を低圧側との間において密封可能とするよう前記内側部材の外周面に接触するリップ先端部を有するリップ部とを備えた耐圧用密封装置において、前記リップ部の内周面のうち前記リップ先端部から前記低圧側の部分に、軸心方向に対して傾斜する突起条が形成されていることを特徴としている。このような構成の耐圧用密封装置によれば、高圧室側の密封流体の内圧によりリップ先端部を内側部材の外周面に接触させ、密封流体をシールすることができる。
【０００７】
そしてこの場合において、前記突起条は、前記相対的な回転により前記密封流体が前記高圧室から前記低圧側へ漏れるのを許容させる方向に形成されている。この構成によれば、回転が行われて高圧室側からリップ先端部を介して低圧側へ密封流体の漏れを生じさせるポンプ作用により、その漏れる密封流体をリップ先端部と内側部材の外周面との間の潤滑剤として機能させることができる。従って、密封流体によりリップ先端部における潤滑が行えリップ先端部の潤滑が維持され、リップ先端部の面焼け、クラック、破損の発生を防ぐことができる。これにより、耐圧用密封装置の寿命を延ばすことができる。
【０００８】
また、前記突起条の高さは０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍとされるのが好ましい。この構成によれば、回転停止時において密封流体の漏れを防止することができ、高圧室の圧力低下を防止できる。さらに、回転が始まれば、リップ先端部と内側部材の外周面との間を潤滑させるための適度な量の密封流体の漏れを生じさせることができる。つまり、高圧室側に内圧が作用し、リップ先端部の締め代が突起条のこの高さよりも大きくされると、その締め代により回転停止時に密封流体を漏らすことがない。そして、所定方向回りの回転が始まれば、隣り合う突起条の間において密封流体を低圧側へ移動させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の耐圧用密封装置によれば、高圧、高回転数の環境下においてもリップ部の面焼けや破損を防ぐことができる。従って、耐圧用密封装置の寿命を長くすることができる。さらに、リップ先端部の摩耗を抑えることができ、リップ部の所定の締め代を維持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の実施の一形態に係る耐圧用密封装置（以下、単に密封装置ともいう）を示す縦断面図である。この密封装置は、相対的に回転する内側部材４とその内側部材４に外嵌させた外側部材５との間に設けられ、密封流体が収容された高圧室Ａの圧力保持の目的に使用することができる。例えば、外側部材５が円筒状の内周面５ａを有するケーシングとされ、内側部材４がそのケーシングに挿入状とされた回転軸とすることができる。そして、密封装置はケーシングと回転軸との間に設けられ、高圧室Ａとその軸心方向反対側の低圧側Ｂとの間においてシールを行うものである。なお、図１において、内側部材４の外周面４ａと外側部材５の内周面５ａとを二点鎖線により示している。
【００１１】
この密封装置は全体が円環状とされており、外側部材５に密封装置の外周部が取り付けられている。具体的に説明すると、密封装置は、外側部材５の内周面５ａに嵌め込んで取り付けるシール本体部１と、シール本体部１の内周側部から連続するリップ部２とを備えている。シール本体部１は、断面Ｌ字形の金属性の芯金８と芯金８に固定されたゴム等の弾性体からなる外周側弾性部９とを有している。
【００１２】
芯金８は、密封装置の軸心を中心とする芯金円筒部１０と、芯金円筒部１０の低圧側Ｂの端部から径方向内方に直角に折り曲げられた芯金円環部１１とを有している。金属製の板状部材がプレス加工されて芯金８を成形することができる。外周側弾性部９は、芯金円筒部１０の内周面を被覆する弾性円筒部１２と、芯金円環部１１の高圧室Ａ側の面を被覆する弾性円環部１３とを有している。外周側弾性部９は芯金８に接着や溶着により固定することができる。
【００１３】
リップ部２は、前記弾性円環部１３の内周側部と連続しておりゴム等の弾性体からなる。つまり、リップ部２はシール本体部１の外周側弾性部９と一体物として成形されている。そして、リップ部２は内側部材４の外周面４ａに接触するリップ先端部３を有しており、リップ先端部３は高圧室Ａの密封流体を低圧側Ｂとの間において密封可能としている。リップ部２及びシール本体部１の外周側弾性部９の材質は、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）とすることができる。
【００１４】
リップ部２の内周側部は断面がほぼ三角形とされており、その内周頂部がリップ先端部３とされて内側部材４の外周面４ａに所定の締め代により接触する。リップ部３の外周側は断面Ｕ字形とされており、その外周面にリップ部３を内側部材４に圧接させるためのガータスプリング１４が装着されている。なお、図１に示す密封装置は、内側部材４及び外側部材５に装着される前の自由状態を示している。この密封装置は外側部材５に圧入により装着されており、リップ部３が所定の締め代を有している。
【００１５】
そしてリップ部２の内周面側において、リップ部２の内周面２ａのうちリップ先端部３から低圧側Ｂの部分の面に、密封装置の軸心方向に平行な方向に対して傾斜する突起条（ねじ突起）７が形成されている。突起条７は、内側部材４と外側部材５との相対的な回転により密封流体が高圧室Ａから低圧側Ｂへ漏れるのを許容させる方向に形成されている。従って図１において、低圧側Ｂから密封装置を軸心方向に見て反時計回りに内側部材４が回転すると（以下、この回転方向を正回転という）、高圧室Ａ側からリップ先端部３を介して低圧側Ｂへ密封流体の漏れが生じる。つまり、この密封装置は高圧室Ａの密封流体の漏れを許容して積極的に潤滑させるポンプ作用を有している。これにより、リップ先端部３は密封流体を潤滑剤として介在させ内側部材４の外周面４ａに接触することができる。
【００１６】
リップ先端部３はリップ部２の内周面のうち最も内径寸法が小さくされた部分であり、突起条７はリップ先端部３から低圧側Ｂに形成されている。そして、突起条７が形成されるリップ部２の内周面２ａの部分は、リップ先端部３から低圧側Ｂに向かって直線的に拡径するテーパ面とされており、このテーパ面の軸方向全長にわたって突起条７が形成されている。突起条７は密封装置の軸心に平行な方向に対して傾斜するよう複数形成されており、各々の突起条７は独立して形成され、隣り合う突起条７，７は平行とされている。突起条７の軸心に平行な方向との成す傾斜角度Θは６０°〜８０°とすることができる。
【００１７】
図２は突起条７を説明するリップ部２の拡大断面図であり、突起条７の高さｈは０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍと低く設定されるのが好ましい。この高さｈはリップ部２の平滑な内周面２ａからの高さ寸法である。これにより内側部材４の回転時に密封流体を低圧側Ｂへ漏らしてリップ先端部３を含むリップ部２の摺接面部と内側部材４の外周面４ａとの間における潤滑を良くし、その摺接面部の面焼けや破損を防ぐことができる。さらに、回転停止時（静止時）において密封流体の漏れを防いで高圧室Ａの圧力低下を防ぐことができる。
【００１８】
つまり、突起条７の高さｈが０．０１ｍｍよりも小さいと、回転時において潤滑を行うだけの十分な量の密封流体を漏らすことができず、リップ先端部３の面焼け、クラック等の損傷を防止することができなくなるおそれがある。一方、突起条７の高さｈが０．０４ｍｍよりも大きいと、リップ先端部３と内側部材４の外周面４ａとの隙間が大きくなり、回転停止時に多量の密封流体が低圧側Ｂに漏れてしまうおそれがある。また、突起条７の断面形状は図２に示す三角形以外であってもよく、台形や長方形等であってもよい。
【００１９】
さらに、図１の密封装置はバックアップリング６を備えている。バックアップリング６は、高圧室Ａの内圧に抗してリップ部２が内側部材４の外周面４ａにベタ当たりするのを防ぎ摺動による発熱を抑えるためのものである。バックアップリング６は、芯金８の芯金円筒部１０の外周面と接触する円筒部１５と、その円筒部１５の低圧側Ｂの端部から径方向内方に直角に折り曲げられて芯金円環部１１と接触する円環部１６と、円環部１６の内径側端部から高圧室Ａ側に折り曲げられた環状受け部１７とを有している。そして、この受け部１７がシール本体部１とリップ部２との連結部となるリップ部２の基部に低圧側Ｂから接触し、リップ部２が軸方向に沿って低圧側Ｂに過度に変形しないよう、かつリップ部２が径方向内方に過度に変形して締め代が大きくなることを防いでいる。
【００２０】
また、この密封装置のリップ部２の締め代（つぶれ代）について説明すると、例えば、内側部材４の外径寸法をΦ４５ｍｍ〜Φ６５ｍｍとした場合に、密封装置を内側部材４と外側部材５との間に装着させた状態で、締め代を０．３ｍｍ〜０．７ｍｍとなるよう設定することができる。リップ部２のこの締め代はリップ部２の内周面２ａに形成した前記突起条７の高さｈよりも十分大きくされている。
【００２１】
次に本発明による密封装置の具体的な性能について説明すると、図１に示す密封装置において、例えば性能試験の条件を、高圧室Ａの使用密封流体を１０Ｗ‐４０とし、密封流体温度を１３０℃として、内側部材４を所定の方向（正方向）に回転数を７０００ｍｉｎ−１として回転させ、高圧室Ａの内圧を変化させて漏れ量を測定すると次のようになる。なお、高圧室Ａの内圧は低圧側Ｂに対する相対的な圧力である。
【００２２】
高圧室Ａの内圧が０の場合の漏れ量は０であり、高圧室Ａの内圧が０．１ＭＰａの場合の漏れ量は０．００１６ｇ／ｍｉｎであり、内圧が０．５ＭＰａの場合の漏れ量は０．００３８４ｇ／ｍｉｎである。また、内側部材４の停止時及び内側部材４に正方向と反対向きの回転を与えた場合は、密封流体の漏れ量が０となる。
従って、突起条７の高さｈを０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍに設定することにより、低圧側Ｂに対して高圧室Ａに内圧が作用しかつ内側部材４が所定の向きに回転した際にのみ、この密封装置は高圧室Ａから低圧側Ｂへ密封流体の漏れを許容させるものである。そして、高圧室Ａの内圧の増加に応じて漏れ量が増加する。
【００２３】
さらに、この性能試験におけるリップ部２の摩耗幅と摺接面の状態について、突起条７を形成しない従来の密封装置と比較して説明すると、リップ摩耗幅においては、本発明のものはリップ部２における潤滑が良好なために、従来のものよりも摩耗幅が小さくなり摩耗を抑えることができる。また、摺接面においては、本発明は従来のものよりも摺接痕（条痕）が小さくなり、摩耗、発熱を小さくさせることができる。つまり、本発明の密封装置は、高圧、高回転数の環境下においてもリップ部２の面焼けや破損を防ぎ、寿命を長くすることができる。
【００２４】
本発明の密封装置は高圧室Ａの圧力保持の目的で使用され、多少の漏れが許容される部位に用いることができ、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。上記実施の形態はリップ部２の過度の変形を抑えるためにバックアップリング６を設けたものとしたが、例えば、シール本体部１からリップ部２にわたる部分の剛性を高めてリップ部２の変形を抑えることにより、リップ先端部３の内側部材４の外周面４ａへのベタ当たりを防ぎ、摺動発熱を抑えるよう構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の一形態に係る耐圧用密封装置を示す縦断面図である。
【図２】突起条を説明するリップ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  シール本体部
２  リップ部
２ａ  内周面
３  リップ先端部
４  内側部材
４ａ  外周面
５  外側部材
６  バックアップリング
７  突起条
Ａ  高圧室
Ｂ  低圧側
ｈ  高さ
【図１】
2006161859.tif 000003
【図２】
2006161859.tif 000004