JP4116298B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械、産業機械などの回転部分に用いられるメカニカルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば油圧ショベルのごとき履帯式走行体を備える建設機械のトラックローラ、アイドラ、スプロケットなど、あるいはベルトコンベアのごとき産業機械のガイドリングなど、土砂など異物の多い環境の中で稼働する装置の回転部分には、回転部と固定部との間を通して外部から異物が内部の回転摺動部に侵入しないように、また内部の潤滑油が外部に漏れないように、さらに回転部と固定部との間に発生する回転軸線方向の変動に対応することができるように、メカニカルシールが備えられている。このメカニカルシールは、対向して摺接する環状のシール面を有した一対のシールリングを例えば金属により形成し、これを一対の環状の弾性シールによって回転部と固定部との間に挟圧浮動保持することにより、異物、変動などに対応できるようになっている。
【０００３】
メカニカルシールの典型例が特開平９−６０７３３号公報に開示されている。このメカニカルシールは図４（同公報の図１に相当する図）に示すごとく、一対のシールリング３２、３２と、それを挟圧浮動保持する一対の弾性シールであるＯリングシール３４、３４を備えている。同公報に開示された技術においてはさらに、外部から環状Ｏリングシール３４の半径方向外側の空間Ｓに侵入した土砂、泥水などの異物により、Ｏリングシール３４の装着位置が移動しないように、Ｏリングシール３４を着座させる環状凹部３３が、内側のシールリング３２及び外側のシール取付部材の各々に備えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来のメカニカルシールには、改善が望まれている次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００５】
すなわち、図４に示す一対のＯリングシール３４、３４の外側の環状の空間Ｓに侵入した土砂、泥水などの異物は、時間の経過とともに締め固められ堆積し、また凍結解凍により膨張収縮を繰り返し、その結果Ｏリングシール３４を内方の潤滑油封入室Ｌの方向に押し込み、また異物を潤滑油封入室Ｌに侵入させ、メカニカルシールにシール性不具合を生じさせる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、メカニカルシールの外周部の空間への外部からの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積を最小限にし、シール性に不具合を生じさせることがないようにした、メカニカルシールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決するメカニカルシールとして、対向して摺接する環状のシール面を有した一対のシールリングと、このシールリングを相対回転を自在に配設された一対のシール取付部材の間に挟圧し保持する、シールリングの各々とシール取付部材の各々との間に介在された一対の環状の弾性シールとを備え、該弾性シールは矩形状の断面を備え、該シールリングは該矩形状断面の内径部と嵌合する断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する外周溝を備え、該シール取付部材は該矩形状断面の外径部と嵌合する断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する内周溝を備え、該シールリングの外周、及びその外方において対向した一対の該シール取付部材、並びに一対の該弾性シールによって形成される矩形状断面の環状の空間に配設された矩形状断面の環状部材を備えている、ことを特徴とするメカニカルシールが提供される。
【０００８】
そして、土砂、泥水などの異物の侵入する空間に、環状部材を配設することにより、異物の堆積する空間を最小限にし、異物の堆積を減らし、メカニカルシールのシール性不具合となる要因を除くようにする。
【０００９】
好適実施形態においては、該環状部材は、該一対の弾性シールの各々又はいずれか一方に一体的に備えられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたメカニカルシールについて、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１１】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示すメカニカルシールは、対向して摺接する環状のシール面Ｆを有した一対のシールリング４、４と、このシールリング４を相対回転を自在に配設された一対のシール取付部材６、７の間に挟圧し保持する、シールリング４、４並びにシール取付部材６、７それぞれの間に介在された一対の環状の弾性シール８、８と、シールリング４、４の外周及びその外方において対向したシール取付部材６、７並びに弾性シール８、８によって形成される環状の空間Ｓに配設され、弾性シール８、８各々に一体的に設けられた環状部材１０、１０とを備えている。
【００１２】
このメカニカルシール２は、軸１２に固定された一方のシール取付部材６と軸１２に回転自在に取付けられたシール取付部材７との間に、シール取付部材７の回転部を潤滑するための潤滑油封入室Ｌを維持している。メカニカルシール２のシールリング４、４、弾性シール８、８、並びに環状部材１０、１０は、図１から明らかなように、回転軸線１３の方向においてシール面Ｆに関し対称である。そしてそれぞれ同一のものが対称に取付けられている。
【００１３】
シールリング４は、回転軸線１３の軸線方向と半径方向外方とに延びるＬ状の断面を有し、耐摩耗高強度の特殊合金鋳鉄などによって形成されている。断面Ｌの二辺の内側には、後に述べる弾性シール８の矩形状断面の内径部と嵌合する、円筒壁４ａ及びこの円筒壁４ａから半径方向外方に延びる直交壁４ｂを有する断面Ｌ状の外周溝４ｃが形成されている。直交壁４ｂの裏面にはその半径方向に延びる面の外周側に、上述のシール面Ｆが環状に、そして鏡面に仕上げられ形成されている。
【００１４】
シール取付部材６は、円筒部６ａと、この円筒部６ａから半径方向外方に延びたＬ状の環状部６ｂとを有している。円筒部６ａは軸１２に嵌合され、一端部が軸１２に貫通ピン１４により固定され、他端部は一対のシールリング４、４の内径部分を貫通して延びている。環状部６ｂの外周面６ｃは実質上真円に形成され、他方のシール取付部材７の内周面７ａの内側に間隔をおいて位置付けられている。環状部６ｂには、弾性シール８の矩形状断面の外径部と嵌合する円筒壁６ｄ及びこの円筒壁６ｄから半径方向内方に延びる直交壁６ｅを有する断面Ｌ状の内周溝６ｆが形成されている。軸１２と円筒部６ａとの嵌合部には円筒部６ａの内周に形成された環状溝にＯリングシール１６が取付けられている。
【００１５】
他方のシール取付部材７は、軸１２にスリーブ軸受１８を介して回転自在に支持されている。対向したシール取付部材６側の端部には、シール取付部材６の環状部６ｂの外周面の外側に位置付けられた上述の内周面７ａと、内周面７ａよりも小径で、シール取付部材６の内周溝６ｆと実質的に同一形状で対向して形成された、弾性シール８の矩形状断面の外径部と嵌合する円筒壁７ｂ及びこの円筒壁７ｂから半径方向内方に延びる直交壁７ｃを有する断面Ｌ状の内周溝７ｄが形成されている。
【００１６】
弾性シール８は、矩形状の断面を備え、耐油性合成ゴムのごとき弾性材料によって成形されている。矩形状断面の内径部は、上述のシールリング４の外周溝４ｃに、また外径部はシール取付部材６の内周溝６ｆ、シール取付部材７の内周溝７ｄにそれぞれ圧縮されて嵌合されている。弾性シール８はまた、シール取付部材６の直交壁６ｅ、シール取付部材７の直交壁７ｃと当接する部分に環状のリップ部８ａを備えている。
【００１７】
前述の環状の空間Ｓは、シールリング４、４の外周、その外方において対向するシール取付部材６、７、並びに弾性シール８、８によって規定されている。
【００１８】
環状部材１０は、弾性シール８に環状の空間Ｓに突出して一体的に備えられている。環状部材１０は矩形状断面を成し、弾性シール８と同一の材料で一体に成形され、あるいは同一の材料によって別体に形成され一体的に接着されている。環状部材１０は、空間Ｓにおいて他方の弾性シール８に備えられた環状部材１０に近接する位置まで延びている。
【００１９】
かくして前述の潤滑油が充填される潤滑油封入室Ｌが、一対のシール取付部材６、７の間に、軸１２、シール取付部材６、７、シールリング４、４、並びに弾性シール８、８によって区画され規定されている。
【００２０】
なお、弾性シール８、８各々に一体的に備えられた環状部材１０は、図２に示すごとくいずれか一方の弾性シール８にのみ、環状部材１０二個分の大きさの断面を有した環状部材２０として一体的に備えてもよい。
【００２１】
上述のごとく構成されたメカニカルシール２の作用について図１を参照して説明する。
【００２２】
（１）シール性：
メカニカルシール２は、その外方の環状の空間Ｓに環状部材１０を配設したので、外部からの土砂、泥水などの異物が侵入し堆積する空間Ｓを減少させ最小限にすることができ、異物によるメカニカルシールのシール性の悪化を防止することができる。
【００２３】
（２）シール性：
さらに弾性シール８及び環状部材１０は、従来のＯリングシール３４（図４）と比較してその断面積を大きく体積を増加することができるので、侵入した土砂の固着、凍結などによる体積変化を容易に吸収することが可能になり、この点からもメカニカルシールのシール性の悪化を防止することができる。
【００２４】
（３）弾性シール：
また、弾性シール８を矩形状断面にしたので、従来のＯリングシール３４（図４）のように、その円形断面に起因する組込時の装着部における転がり、それによるＯリングシール３４の捩れなども防止することができる。さらにＯリングシール３４の場合は、その円形の断面からして外部からの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積する空間Ｓが大きくなりやすい（図４）が、矩形状断面はこの空間Ｓを小さくすることができる。
【００２５】
（４）環状部材：
弾性シール８及び環状部材１０を一体に形成すれば、それぞれを別体で組み込むことなくメカニカルシール２の組立てを容易にすることができる。
【００２６】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００２８】
（１）環状部材：
本発明の実施の形態においては、環状部材１０は弾性シール８、８の各々に、他の形態の環状部材２０は一方の弾性シール８にのみ一体に備えられているが、図３に示すごとく弾性シール８とは別体の同一材料からなる、環状部材１０二個分の大きさの断面を有する環状部材２２としてもよい。
【００２９】
（２）環状部材：
本発明の実施の形態における環状部材１０、２０、また環状部材２２は、弾性シール８と同じ合成ゴムにより形成されているが、他の材料、例えば合成樹脂、金属材料などによって形成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に従って構成されたメカニカルシールによれば、メカニカルシールの外周部の空間への外部からの土砂、泥水などの異物の侵入、堆積を最小限にし、シール性に不具合を生じさせることがないようにした、メカニカルシールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されメカニカルシールの実施形態を示す断面図。
【図２】図１における環状部材の他の実施形態を示す断面図。
【図３】図１における環状部材のさらに他の実施形態を示す断面図。
【図４】従来のメカニカルシールの断面図。
【符号の説明】
２：メカニカルシール
４：シールリング
４ｃ：外周溝
６：シール取付部材
６ｆ：内周溝
７：シール取付部材
７ｄ：内周溝
８：弾性シール
１０：環状部材
２０：環状部材
２２：環状部材
３２：シールリング
３４：Ｏリングシール
Ｆ：シール面
Ｌ：潤滑油封入室
Ｓ：環状の空間

Claims (2)

1. 対向して摺接する環状のシール面を有した一対のシールリングと、このシールリングを相対回転を自在に配設された一対のシール取付部材の間に挟圧し保持する、シールリングの各々とシール取付部材の各々との間に介在された一対の環状の弾性シールとを備え、
   該弾性シールは矩形状の断面を備え、
   該シールリングは該矩形状断面の内径部と嵌合する断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する外周溝を備え、
   該シール取付部材は該矩形状断面の外径部と嵌合する断面Ｌ状の円筒壁及び直交壁を有する内周溝を備え、
   該シールリングの外周、及びその外方において対向した一対の該シール取付部材、並びに一対の該弾性シールによって形成される矩形状断面の環状の空間に配設された矩形状断面の環状部材を備えている、ことを特徴とするメカニカルシール。
2. 該環状部材は、該一対の弾性シールの各々又はいずれか一方に一体的に備えられている、請求項１記載のメカニカルシール。

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