机械密封件的制作方法

机械密封件的制作方法
【专利摘要】提供机械密封件，不存在波纹管的劣化或破损，并且能够减小波纹管的弹性系数来减小因波纹管的伸缩所引起的载荷变动。内装形式的机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒(2、20)和被固定于外壳(3)的盒(4、40)，在套筒(2、20)上设置有旋转侧滑动环(5)，在盒(4、40)上设置有与旋转侧滑动环(5)对置地滑动的固定侧滑动环(6)和对该固定侧滑动环(6)沿轴向施力的波纹管(7、15、30)，其特征在于，波纹管(7、15、30)是金属制的，金属制的波纹管(7、15、30)的一端被固定于保持固定侧滑动环(6)的壳体(8)，另一端被固定于盒(4、40)，所述波纹管的板厚被设定得比所述壳体(8)或者盒(4、40)的板厚薄。
【专利说明】机械密封件

【技术领域】
[0001]本发明涉及例如作为泵等的轴封装置使用的机械密封件。

【背景技术】
[0002]—直以来，作为机械密封件的一种，如图7所示，已知对欲从滑动面的外周朝向内周方向泄漏的高压流体侧的被密封流体进行密封的形式的内装形式机械密封件，其中，圆环状的旋转侧滑动环53和圆环状的固定侧滑动环55借助于沿轴方向对该固定侧滑动环55施力的螺旋波浪形弹簧58和波纹管57，在通过研磨等被镜面加工成的滑动面S之间压紧滑动，所述旋转侧滑动环53经由套筒51和静环套52以能够与旋转轴50 —体地旋转的状态设在对高压流体侧的泵叶轮(省略图示)进行驱动的旋转轴50侧，所述固定侧滑动环55以非旋转状态且能够沿轴向移动的状态经由盒56内的波纹管57设置于泵的外壳54。(以下，称作“现有技术I”。例如，参照专利文献I。)该现有技术的机械密封件中的波纹管57是橡胶制的波纹管,其一端经由59安装于固定环55,并且,另一端经由桩箍(drivingband)60安装于盒内筒部56a。
[0003]另外，在专利文献2中，如图8所示，公开了下述这样的发明:一种机械密封件，固定侧滑动环62安装于外壳61，旋转侧滑动环63设置于轴，所述轴旋转自如地支承于外壳61，这些固定侧滑动环62和旋转侧滑动环63滑动自如地弹性接触，其中，以通过金属波纹管64将固定侧滑动环62支承成沿轴向移动自如的方式在金属波纹管64的右端形成固定爪64a，使该固定爪64a弯曲而将固定侧滑动环62支承于金属波纹管64的右端内部，并将金属波纹管64的左端直接固定于外壳61 (以下，称作“现有技术2”。参照专利文献2。)。
[0004]可是，在现有技术I中，由于波纹管57是橡胶制的，因此存在弯折部的劣化或破损等问题。另外，需要螺旋波浪形弹簧58这样的施力部件和桩箍60这样的安装部件，从而还存在部件数量增多这样的问题。
[0005]另外，在现有技术2中，由于是利用金属波纹管64直接支承固定环62并且金属波纹管64以兼用作盒的形式直接固定于外壳61的结构，因此，必须使金属波纹管64具有与盒或壳体相同的厚度，从而存在金属波纹管64的弹性系数增大这样的问题。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2000-74226号公报(第3页，图2)
[0009]专利文献2:日本特许第2956862号公报(第5页，图5)


【发明内容】

[0010]发明要解决的课题
[0011]本发明是为了解决现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种机械密封件，其中不存在波纹管的劣化和破损，并且能够减小波纹管的弹性系数，从而减少因波纹管的伸缩所引起的载荷变动。
[0012]此外，通常，在将旋转侧和固定侧一体化的组装中，为了确保空间，需要增大波纹管的内径，从而波纹管的受压面积变化，平衡值也发生变动，但是，在这样的情况下，本发明的目的在于提供一种抑制了平衡值的变动的机械密封件。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]为了达成上述目的，本发明的机械密封件的第I特征在于，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于外壳的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管，其中，所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端被固定于保持所述固定侧滑动环的壳体上，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述壳体或者所述盒的板厚薄。
[0015]根据该特征，金属制的波纹管承担着专门对固定侧滑动环沿轴向施力的功能，并且与壳体及盒等分体地形成，因此，能够使金属制的波纹管的板厚变薄，减小金属制的波纹管的弹性系数，从而能够减小与金属制的波纹管的伸缩量相对应的载荷的变化。因此，即使旋转侧滑动环沿轴向变动，也能够使对固定侧滑动环施加的轴向作用力稳定，能够将滑动面的压力维持为最优的值。另外，能够缓和金属制的波纹管的安装长度的公差。再有，当使用金属制的波纹管代替现有的橡胶制的波纹管时，不存在波纹管的劣化或破损，能够增大寿命。另外，与橡胶制的波纹管的情况相比，能够削减用于安装的部件。此外，能够根据材质、板厚和峰部数量自由设定波纹管的弹性系数。进而，能够将平衡值设定为最优的值。
[0016]另外，本发明的机械密封件的第2特征在于，在第I特征中，所述金属制的波纹管具有:波纹部，其是峰部和谷部交替地重复形成的；和圆盘状的凸缘部，其在所述波纹部的两端从所述谷部向径向外侧延伸，所述金属制的波纹管通过成型或者焊接被形成:所述凸缘部的外径大于所述峰部的直径，并且，所述凸缘部的内径与所述谷部的直径大致相等或比所述谷部的直径稍大。
[0017]根据该特征，能够容易地使金属制的波纹管固定于壳体和盒，并且能够防止被密封流体的泄漏。
[0018]另外，本发明的机械密封件的第3特征在于，在第I或第2特征中，在所述金属制的波纹管的比所述凸缘部的外径稍靠内径侧的位置，通过焊接或者熔接来进行所述金属制的波纹管与金属制的壳体及金属制的盒的固定。
[0019]根据该特征，金属制的波纹管的凸缘部的内周部能够从壳体和盒离开，应对旋转轴的偏心的追随性也很优异，从而能够发挥稳定的密封性。另外，能够在不使用特别的安装部件的情况下可靠地进行金属制的波纹管的固定。
[0020]另外，本发明的机械密封件的第4特征在于，在第I至第3特征中的任意一个特征中，所述旋转侧滑动环经由静环套被固定于所述套筒，所述静环套被设置成跨越所述旋转侧滑动环的滑动面相反侧和外周面。
[0021]根据该特征，即使高压流体的压力作用于静环套的外周面，也能够防止静环套脱离。
[0022]另外，本发明的机械密封件的第5特征在于，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于外壳的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管，其中，所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端与保持所述固定侧滑动环的密封垫配合，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述盒的板厚薄。
[0023]根据该特征，金属制的波纹管形成为兼用作壳体，因此能够削减部件数量，并且，能够减少焊接部位。
[0024]另外，本发明的机械密封件的第6特征在于，在第5特征中，在与保持所述固定侧滑动环的所述密封垫配合的所述金属制的波纹管的外筒部的外周上安装有带。
[0025]根据该特征，能够使金属制的波纹管与静环套的配合形成为可靠地配合。
[0026]另外，本发明的机械密封件的第7特征在于，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于壳体的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管，其中，所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端被直接固定于所述固定侧滑动环，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述盒的板厚薄。
[0027]根据该特征，能够削减部件数量，并且能够缩短机械密封件的轴向长度。另外，也能够不缩短机械密封件的轴向长度，而是增加金属制的波纹管的峰部数量。
[0028]另外，本发明的机械密封件的第8特征在于，在第I至第7特征中的任意一个特征中，所述套筒的内筒部的末端通过铆接被扩径而与所述盒的内筒部卡合，由此防止所述盒与所述套筒在轴向上的脱离，在这样的类型中，在所述盒的内筒部，位于所述固定侧滑动环侧的轴向相反侧的部分被扩径而设有阶梯部，对于所述波纹管，位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环侧的部分的内径形成为比位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环的相反侧的部分的内径小。
[0029]根据该特征，能够在不增大波纹管的外径的情况下抑制平衡值的降低，从而能够减少滑动面的泄漏量，并且，能够抑制波纹管的弹性系数增加。进而，即使在将平衡值设定成超过100%的情况下，也能够抑制旋转侧滑动环和固定侧滑动环的大径化，从而能够避免机械密封件的大型化。
[0030]发明效果
[0031]本发明可以起到下面这样的优异效果。
[0032](I)使波纹管为金属制的波纹管，金属制的波纹管的一端被固定于保持固定侧滑动环的壳体，另一端被固定于盒，波纹管的板厚被设定得比壳体或者盒的板厚薄，由此，金属制的波纹管承担着专门对固定侧滑动环沿轴向施力的功能，并且与壳体及盒等分体地形成，因此，能够使金属制的波纹管的板厚变薄，能够减小金属制的波纹管的弹性系数，从而能够减小与金属制的波纹管的伸缩量相对应的载荷的变化。因此，即使旋转侧滑动环沿轴向变动，也能够使对固定侧滑动环施加的轴向作用力稳定，因此能够将滑动面的压力维持为最优的值。另外，能够缓和金属制的波纹管的安装长度的公差。
[0033]再有，当使用金属制的波纹管来代替现有的橡胶制的波纹管时，不存在波纹管的劣化或破损，能够增大寿命。另外，与橡胶制的波纹管的情况相比，能够削减用于安装的部件。此外，能够根据材质、板厚和峰部数量自由设定波纹管的弹性系数。此外，能够将平衡值设定为最优的值。
[0034](2)所述金属制的波纹管具有:波纹部，其是峰部和谷部交替地重复形成的；和圆盘状的凸缘部，其在所述波纹部的两端从所述谷部向径向外侧延伸，所述金属制的波纹管通过成型或者焊接而形成为:所述凸缘部的外径大于所述峰部的直径，并且，所述凸缘部的内径与所述谷部的直径大致相等或比所述谷部的直径稍大，由此，能够容易地使金属制的波纹管固定于壳体和盒，并且能够防止被密封流体的泄漏。
[0035](3)在所述金属制的波纹管的比所述凸缘部的外径稍靠内径侧的位置通过焊接或者熔接进行金属制的波纹管与金属制的壳体及金属制的盒的固定，由此，金属制的波纹管的凸缘部的内周部能够从壳体及盒离开，应对旋转轴的偏心的追随性也很优异，从而能够发挥稳定的密封性。另外，能够在不使用特别的安装部件的情况下可靠地进行金属制的波纹管的固定。
[0036](4)旋转侧滑动环经由静环套被固定于套筒，静环套被设置成跨越旋转侧滑动环的滑动面相反侧和外周面，由此，即使高压流体的压力作用于静环套的外周面，也能够防止静环套脱离。
[0037](5)金属制的波纹管的一端与保持固定侧滑动环的密封垫配合，另一端被固定于盒，由此，金属制的波纹管形成为兼用作壳体，因此能够削减部件数量，并且，能够减少焊接部位。
[0038](6)在与保持固定侧滑动环的密封垫配合的金属制的波纹管的外筒部的外周上安装有带，由此，能够使金属制的波纹管与静环套的配合形成为可靠地配合。
[0039](7)金属制的波纹管的一端被直接固定于固定侧滑动环，另一端被固定于盒，由此，能够削减部件数量，并且能够缩短机械密封件的轴向长度。另外，也能够不缩短机械密封件的轴向长度，而是增加金属制的波纹管的峰部数量。
[0040](8)所述套筒的内筒部的末端通过铆接被扩径而与所述盒的内筒部卡合，由此防止所述盒与所述套筒在轴向上的脱离，在这样的类型中，在所述盒的内筒部，位于所述固定侧滑动环侧的轴向相反侧的部分被扩径而设有阶梯部，对于所述波纹管，位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环侧的部分的内径形成为小于位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环的相反侧的部分的内径，由此，能够在不增大波纹管的外径的情况下抑制平衡值的降低，从而能够减少滑动面的泄漏量，另外，能够抑制波纹管的弹性系数的增力口。此外，即使在将平衡值设定成超过100%的情况下，也能够抑制旋转侧滑动环和固定侧滑动环的大径化，从而能够避免机械密封件的大型化。

【专利附图】

【附图说明】
[0041]图1是示出本发明的实施例1的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0042]图2是示出本发明的实施例2的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0043]图3是示出本发明的实施例3的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0044]图4是示出本发明的实施例4的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0045]图5是示出本发明的实施例5的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0046]图6是示出本发明的实施例6的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0047]图7是示出现有技术I的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0048]图8是示出现有技术2的机械密封件的重要部分的纵剖视图。
[0049]图9是示出用于说明本发明的实施例5和6的机械密封件的参考例的重要部分纵剖视图。

【具体实施方式】
[0050]以下，参照附图并基于实施例，对用于实施本发明的形态例示性地进行说明。但是，关于在该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等，只要没有特别明确的记载，就不是仅限定于此。
[0051]实施例1
[0052]参照图1，对本发明的实施例1的机械密封件进行说明。
[0053]并且，本发明适用于对欲从滑动面的外周向内周方向泄漏的流体进行密封的形式即内装形式的机械密封件，图1的左侧是高压流体侧(被密封流体侧)，右侧是低压流体侧(大气侧)。
[0054]本发明的机械密封件具备被固定于旋转轴I的套筒2和被固定于外壳3的盒4，在套筒2上设置有旋转侧滑动环5，在盒4上设置有与旋转侧滑动环5对置地滑动的固定侧滑动环6以及对该固定侧滑动环6沿轴向施力的波纹管7，其中，所述机械密封件的主要特征在于，波纹管7是金属制的波纹管，金属制的波纹管7的一端被固定于对固定侧滑动环6进行保持的壳体8，另一端被固定于盒4，波纹管7的板厚被设定得比壳体8或者盒4的板厚薄。
[0055]在旋转轴I的高压流体侧例如固定有泵叶轮(省略图示)，在泵的外壳3的内径侧与旋转轴I的外径侧的轴封部配设有本发明的机械密封件来进行密封。
[0056]套筒2具有:与旋转轴I配合的内筒部2a ;从内筒部2a的高压流体侧向外径方向延伸的圆盘部2b ；以及从圆盘部2b的外径侧向低压流体侧延伸的外筒部2c，套筒2在大致^字状截面的低压流体侧经由静环套9保持旋转侧滑动环5。静环套9被设置成跨越旋转侧滑动环5的滑动面相反侧和外周面。因此，即使高压流体的压力作用于静环套9的外周面，静环套9也不会脱离。
[0057]盒4例如由金属制成,其具有嵌入于外壳3的内周的外筒部4a、从外筒部4a的低压流体侧向径向内侧延伸的圆盘部4b、以及从圆盘部4b的内径部沿旋转轴向高压流体侧延伸的内筒部4c，盒4在大致-字状截面的高压流体侧经由金属制的波纹管7将固定侧滑动环6保持成能够沿轴向移动。盒4形成为相对于外壳3装卸自如的盒形式。对于盒4的板厚，在例如金属制的情况下，为大约0.4mm左右。
[0058]固定侧滑动环6的滑动面相反侧和外周面经由静环套10保持于壳体8。壳体8例如由金属制成，且形成为具有外筒部8a和圆盘部8b的截面大致倒L字状，壳体8在高压流体侧经由静环套10保持固定侧滑动环6，并且在圆盘部Sb的低压流体侧与金属制的波纹管7的一端固定起来。对于壳体8的板厚,在金属制的情况下,为大约0.4mm左右。
[0059]另外，静环套9和10能够弹性变形，例如从橡胶、树脂或金属等中选择。
[0060]金属制的波纹管7的一端被固定于对固定侧滑动环6进行保持的金属制的壳体8的圆盘部8b，另一端通过焊接等手段被固定于金属制的盒4的圆盘部4b。即，金属制的波纹管7与壳体8及盒4分体地形成。
[0061]在具备由峰部7a和谷部7b交替地重复而形成的伸缩自如的波纹部的波纹管7中，在波纹管7的轴向两端部具备从波纹管7的谷部7b延伸的圆盘状的凸缘部7c，这两端的凸缘部7c、7c的内径形成得与波纹管7的谷部7b的内径大致相同或稍大，凸缘部7c的外径形成得比波纹管7的峰部7a的外径大。
[0062]另外，波纹管7两端的凸缘部7c、7c被固定于壳体8的圆盘部8b和盒4的圆盘部4b。在进行固定时，使波纹管在比凸缘部7c的外径稍靠内径侧的位置11处焊接或熔接于壳体8和盒4，所述凸缘部7c的外径形成得比波纹管7的峰部7a的外径大。由此，能够容易使波纹管7固定于壳体8和盒4，并且能够避免被密封流体泄漏。
[0063]此外，壳体8的圆盘部8b比波纹管7的凸缘部7c稍微向内径侧延伸，并且在整体上支承波纹管7的凸缘部7c，由此实现了波纹管7的动作和弹性系数的稳定，实现了对密封性的维持。
[0064]此外，由于仅在比波纹管7的凸缘部7c的外径稍微靠内径侧的位置进行焊接，因此，波纹管7的凸缘部7c的内周部能够从壳体8的圆盘部8b和盒4的圆盘部4b离开，应对旋转轴I的偏心的追随性也很优异，能够发挥稳定的密封性。
[0065]作为金属制的波纹管7的材质，例如SUS304、SUS316L、AM350和因科镍合金625是通常的材质。另外，金属制的波纹管7例如由通过成型形成的成型波纹管或者通过焊接形成的焊接波纹管构成。并且，金属制的波纹管7的板厚被设定得比金属制的壳体8或者金属制的盒4的板厚薄。例如，金属制的波纹管7的板厚被设定为大约0.1mm左右，由比壳体8或者盒4的板厚薄的板厚形成。
[0066]在使金属制的波纹管7的板厚变薄的情况下，波纹管7的弹性系数变小，与波纹管7的伸缩量相对应的载荷的变化也变小。当像这样与波纹管7的伸缩量相对应的载荷的变化变小时，即使旋转侧滑动环5沿轴向变动，对固定侧滑动环6施加的轴向的作用力也会稳定，因此能够将滑动面的压力维持为最优的值。另外，还具有能够缓和波纹管7的安装长度的公差这样的优点。在图1的情况下，金属制的波纹管7的峰部数量为2个峰部，但是，在减小与波纹管7的伸缩量相对应的载荷的情况下，设置为3个峰部，另外，在缩短轴向长度的情况下，设置为I个峰部等，可以根据需要来增减峰部的数量。
[0067]对于金属制的波纹管7的有效直径(大致为内径与外径之间的中心直径。)和滑动面S的径向位置关系，设定成固定侧滑动环6向滑动面侧按压的力Fl和向滑动面相反侧按压的力F2以固定的关系平衡。
[0068]在图1所示的实施例的情况下，在设金属制的波纹管7的从被密封流体受到的受压面积(是指用于向对固定侧滑动环6向滑动面侧按压的方向进行作用的波纹管7从被密封流体受到的受压面积，由波纹管7的有效直径与滑动面S的外径之间的面积表示。以下相同)为Al、并设旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6的滑动面积为A2的情况下，由A1/A2的比表示的平衡值被设定在50%<平衡值< 100%的范围内。能够通过如何设定平衡直径(有效直径)和滑动面积来变更该平衡值，通常，在被密封流体的压力较高的情况下设定得较大，在被密封流体的压力较低的情况下设定得较小。
[0069]当使用金属制的波纹管代替现有的橡胶制的波纹管时，不存在波纹管的劣化和破损，能够增大寿命。另外，与橡胶制的波纹管的情况相比，能够削减用于安装的部件。此外，能够根据波纹管的材质、板厚和峰部数量自由设定波纹管的弹性系数。进而，能够将平衡值设定为最优的值。
[0070]实施例2
[0071]接下来，参照图2，对本发明的实施例2的机械密封件进行说明。
[0072]图2所示的实施例2在金属制的波纹管形成为兼用作壳体这一点上与图1所示的实施例1不同，但其他的结构与实施例1相同，省略重复的说明。
[0073]在图2中，金属制的波纹管15具备由峰部15a和谷部15b交替地重复而形成的伸缩自如的波纹部，在波纹管15的轴向两端部具备从波纹管15的谷部15b延伸的圆盘状的凸缘部15c，这两端的凸缘部15c、15c的内径形成得与波纹管15的谷部15b的内径大致相同或稍大，凸缘部15c的外径形成得比波纹管15的峰部15a的外径大。波纹管15的靠盒4侧的凸缘部15c被固定于盒4的圆盘部4b。以与保持固定侧滑动环6的静环套10的外周面配合的方式与靠固定侧滑动环6侧的凸缘部15c连续地形成有外筒部15d，外筒部15d与静环套10的外周面弹性地配合。在将靠盒4侧的凸缘部15c固定于盒4的圆盘部4b时，使靠盒4侧的凸缘部15c在比凸缘部15c的外径稍靠内径侧的位置11处焊接或熔接于盒4，所述凸缘部15c的外径形成得比波纹管15的峰部15a的外径大。由此，能够容易使波纹管15固定于盒4和静环套10，并且能够避免被密封流体泄漏。此外，由于波纹管15的靠盒4侧的凸缘部7c仅在比外径稍靠内径侧的位置进行焊接、且靠固定侧滑动环6侧的凸缘部15c与静环套10的侧面弹性地接合，因此，波纹管15的凸缘部15c的内周部能够从盒4的圆盘部4b和静环套10的侧面离开，应对旋转轴I的偏心的追随性也很优异，能够发挥稳定的密封性。
[0074]关于金属制的波纹管15的材质和成型方法，与实施例1的金属制的波纹管7相同。另外，金属制的波纹管15的板厚被设定得比金属制的盒4的板厚薄。
[0075]在本实施例2中，金属制的波纹管15形成为兼用作壳体，因此能够削减部件数量，并且，能够减少焊接部位。
[0076]实施例3
[0077]接下来，参照图3，对本发明的实施例3的机械密封件进行说明。
[0078]图3所示的实施例3在下述方面与图2所示的实施例2不同:在金属制的波纹管的外筒部的外周安装有带，但其他的结构与实施例2相同，省略重复的说明。
[0079]在图3中，在金属制的波纹管15的外筒部15d的外周安装有带16。带16克服静环套10的朝向径向外侧的弹力将外筒部15d向径向内侧紧固。作为带16，例如由下述这样的类型等的带构成:软管夹箍型，其由能够弹性变形的环状的薄板构成，通过利用螺钉拧入周向的接合部来减小直径；板夹型(一触式软管夹)，其同样由能够弹性变形的环状的薄板构成，且能够克服因弹性而向缩小方向变形的力通过一次触碰向扩径方向操作；或者C环型，其是将能够弹性变形的环状的薄板的周向的I个部位被切断而成的。
[0080]在本实施例3中，由于利用带16克服静环套10的朝向径向外侧的弹力将外筒部15d向径向内侧紧固，能够使波纹管15的外筒部15d与静环套10可靠地配合。
[0081]实施例4
[0082]接下来，参照图4，对本发明的实施例4的机械密封件进行说明。
[0083]图4所示的实施例4在金属制的波纹管的凸缘部与固定侧滑动环被直接固定起来这一点上与图1所示的实施例1不同，但其他的结构与实施例1相同，省略重复的说明。
[0084]在固定侧滑动环6是能够进行金属焊接的材质的情况下，能够在不使用图1所示的壳体8和静环套10的情况下将金属制的波纹管7直接焊接于固定侧滑动环6。
[0085]在图4中，波纹管7两端的凸缘部7c、7c被固定于盒4的圆盘部4b和固定侧滑动环6的滑动面相反侧6a。在进行固定时，使所述凸缘部7c在比凸缘部7c的外径稍靠内径侦_位置11处直接焊接或熔接于固定侦彳滑动环6和盒4，所述凸缘部7c的外径形成得比波纹管7的峰部7a的外径大。
[0086]作为固定侧滑动环6的材质，例如可以列举出不锈钢(SUS304)、烧结金属、超硬合金或碳化娃(SiC) ο在固定侧滑动环6的材质为不锈钢(SUS304)和烧结金属的情况下,能够通过焊接进行固定，另外，在固定侧滑动环6的材质为超硬合金和碳化硅(SiC)的情况下，能够通过钎焊进行固定。
[0087]在本实施例4中，由于没有使用图1所示那样的壳体8和静环套10，因此能够削减部件数量，并且能够缩短机械密封件的轴向长度。另外，也能够不缩短机械密封件的轴向长度，而是增加金属制的波纹管7的峰部数量。
[0088]实施例5
[0089]接下来，参照图5和图9，对本发明的实施例5的机械密封件进行说明。
[0090]图5所示的实施例5在下述这一点上与图1?图4所示的实施例1?实施例4不同:所述实施例5是能够防止盒与套筒的沿轴向的脱离的、所谓的基于固定侧和旋转侧的铆接实现的一体化的类型，但其他的结构、例如即便是在平衡值被设定为平衡值(100 %的范围这一点上,也与这些实施例相同，省略重复的说明。
[0091]图9是用于说明本发明的实施例5的机械密封件的参考例。
[0092]套筒2的内筒部2a的末端2d通过铆接被扩径而与盒4的内筒部4c卡合，由此防止盒4与套筒2在轴向上的脱离，在这样的类型中，示出了在盒4的内筒部4c设有与套筒2的内筒部2a的末端2d卡合的阶梯部4d的状态。该阶梯部4d是通过使内筒部4c的靠圆盘部4b侧的一部分形成为扩径的形状而形成的，套筒2的内筒部2a的通过铆接被扩径的末端2d被嵌入到该内筒部4c的被扩径的部分，从而末端2d与阶梯部4d卡合。
[0093]如图9所示，为了在盒4的内筒部4c设置阶梯部4d，需要使波纹管7的内径大于实施例1?4的波纹管的内径以在波纹管的内径与内筒部4c之间设置规定的间隙。如果增大波纹管7的内径，则在其外径固定的情况下，有效直径变大，波纹管7从被密封流体受到的受压面积Al变小，因此存在平衡值=A1/A2(A2是滑动面的面积)降低而导致泄漏量增加这样的问题。
[0094]另外，如果增大波纹管7的外径，则受压面积Al变大，平衡值也变大，但是，当增大波纹管7的外径时，波纹管7与盒4等金属部件的焊接作业变得难以进行，并且，存在机械密封件的外径变大这样的问题，因此不实用。
[0095]本发明的实施例5的机械密封件解决了所述参考例的问题，图5是示出其重要部分的纵剖视图。图5的虚线表示在固定侧滑动环6的周向的一部分上设置的止转部的剖面，实线表示止转部以外的部分的剖面。另外，在图1?图4的实施例1?实施例4中，实线表示止转部，虚线表示止转部以外的部分的剖面，与图5相反。
[0096]在图5中，套筒20的内筒部20a的末端20d通过铆接被扩径而与盒40的内筒部40c卡合，由此防止盒40与套筒20在轴向上的脱离，因此，盒40的内筒部40c的靠圆盘部40b侧的一部分被扩径而形成扩径部40e，并设有阶梯部40d。设置有与套筒20的内筒部20a的末端20d卡合的阶梯部40d。套筒20的内筒部20a的通过铆接被扩径的末端20d卡合于该内筒部40c的阶梯部40d，由此防止盒40与套筒20在轴向上的脱离，固定侧与旋转侧成为一体。
[0097]对于金属制的波纹管30，其外径与上述参考例相同，位于从盒40的内筒部40c的阶梯部40d至固定侧滑动环6侧的部分的内径形成为比位于从盒40的内筒部40c的阶梯部40d至与固定侧滑动环6相反的一侧的部分的内径小。即，在剖视观察时，金属制的波纹管30呈内径侧形成为阶梯的形状。
[0098]以下，为了便于说明，将波纹管30的内径较大的部分称作大内径部30-1，将内径较小的部分称作小内径部30-2。
[0099]波纹管30的大内径部30-1的有效直径与上述参考例相同，因此，由有效直径与滑动面S的外径之间的面积表示的受压面积Al-1变小,平衡值也变小。
[0100]另一方面，波纹管30的小内径部30-2的有效直径变得比大内径部30-1的有效直径小，因此，由有效直径与滑动面S的外径之间的面积表示的受压面积A1-2变大，平衡值也变大。
[0101]因此，波纹管30的整体的平衡值大于图9所示的波纹管的、外径相同且不带阶梯的波纹管(参考例)的平衡值，能够抑制平衡值的降低，从而能够降低滑动面S的泄漏量。并且，能够抑制波纹管30的弹性系数的增加。
[0102]在本实施例中，套筒20的内筒部20的末端20d通过铆接被扩径而与盒40的内筒部40c卡合，由此防止盒40与套筒20在轴向上的脱离，在这样的类型中，在盒40的内筒部40c上，位于固定侧滑动环6侧的轴向相反侧的部分被扩径而设有阶梯部40d，对于波纹管30，位于从盒40的内筒部40c的阶梯部40d至固定侧滑动环6侧的部分的内径形成为比位于从阶梯部40d至与固定侧滑动环6相反的一侧的部分的内径小，因此，与使波纹管的外径相同且使内径一样地增大的情况相比，平衡值变大，能够抑制平衡值的降低，能够降低滑动面S的泄漏量。并且，能够抑制波纹管30的弹性系数的增加。换而言之，起到了下述这样的显著效果:能够在不增大波纹管的外径的情况下抑制平衡值的降低，能够降低滑动面S的泄漏量，并且，能够抑制波纹管30的弹性系数的增加。
[0103]实施例6
[0104]接下来，参照图6，对本发明的实施例6的机械密封件进行说明。
[0105]图6所示的实施例6在下述这一点上与图5所示的实施例5相同:所述实施例6是能够防止盒与套筒在轴向上的脱离的、所谓的基于固定侧和旋转侧铆接实现的一体化的类型，但是，在平衡值被设定成超过100%这一点上与图5所示的实施例5不同。
[0106]在以下内容中，对于与实施例5相同的点，省略重复的说明。
[0107]在图6所示的实施例6的情况下，在设金属制的波纹管30从被密封流体受到的受压面积为Al (受压面积Al-1与受压面积Al-1的平均值)、并设旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6的滑动面积为A2的情况下，由A1/A2的比表示的平衡值被设定成超过100%。
[0108]为了将平衡值设定成超过100%，需要使旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6的滑动面的内径大于波纹管30的平衡直径(有效直径)，因此，当使波纹管30的平衡直径固定时，则旋转侧滑动环5和固定侧滑动环6的直径变大，从而存在导致机械密封件的大型化这样的问题。
[0109]根据本实施例6，波纹管30的小内径部30-2的有效直径比大内径部30_1的有效直径小，因此能够抑制旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6的滑动面的内径的大径化。
[0110]在本实施例中，套筒20的内筒部20的末端20d通过铆接被扩径而与盒40的内筒部40c卡合，由此防止盒40与套筒20在轴向上的脱离，在这样的类型中，在盒40的内筒部40c上，位于与固定侧滑动环6侧在轴向上相反的一侧的部分被扩径而设有阶梯部40d，对于波纹管30，位于从盒40的内筒部40c的阶梯部40d至固定侧滑动环6侧的部分的内径形成为比位于从阶梯部40d至与固定侧滑动环6相反的一侧的部分的内径小，因此，与使波纹管的外径相同且使内径一样地增大的情况相比，即使在将平衡值设定成超过100%的情况下，也能够抑制旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6的滑动面的内径的大径化。
[0111]换而言之，能够在使旋转侧滑动环5和固定侧滑动环6的直径不那么大的情况下将平衡值设定成超过100 %，起到了能够避免机械密封件的大型化这样的显著效果。
[0112]以上，基于实施例对本发明的实施方式进行了说明，但具体的结构并不限定于这些实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内的变更或追加也包含于本发明。
[0113]例如，在所述实施例中，对将本发明的机械密封件应用于泵的情况进行了说明，但并不限于此，例如能够应用于压缩机、水中马达等各种工业机械。
[0114]另外，例如，在所述实施例中，对盒4和壳体8由金属制的部件形成的情况进行了说明，但并不限于金属制的部件，只要是耐腐蚀性高的材料即可，例如可以是塑料制的部件。在这种情况下，与金属制的波纹管的固定例如可以考虑基于粘接剂的粘接和基于激光的结合等。
[0115]另外，例如，如在所述实施例1?5中对平衡值被设定为50%彡平衡值彡100%的范围的情况进行了说明、且在实施例6中对将平衡值设定成超过100%的情况进行了说明那样，在任何平衡值的情况下都能够应用本发明。
[0116]并且，平衡值根据被密封流体的种类、压力等适当地设定。
[0117]另外，例如，在所述实施例5和6中，为了易于理解地进行说明，以波纹管的外径相同的情况为例对本发明的效果进行了说明，但并不限定于此，即使波纹管30的外径存在变动，本发明也有效果。总之，在使固定侧和旋转侧实现一体化的类型中，通过减小波纹管30的一部分的内径，来防止平衡值的降低或抑制旋转环和固定环的大径化，这具有技术意义。
[0118]S卩，如实施例5那样，当平衡值为平衡值< 100%的范围时，防止平衡值的降低，如实施例6那样，在平衡值超过100%的情况下，抑制旋转侧滑动环和固定侧滑动环的大径化，避免机械密封件的大型化。
[0119]标号说明
[0120]1:旋转轴；
[0121]2:套筒；
[0122]3:外壳；
[0123]4:盒；
[0124]5:旋转侧滑动环；
[0125]6:固定侧滑动环；
[0126]7:金属制的波纹管；
[0127]8:壳体；
[0128]9:静环套；
[0129]10:静环套；
[0130]15:金属制的波纹管；
[0131]16:带；
[0132]20:套筒；
[0133]30:金属制的波纹管；
[0134]40:盒。
【权利要求】
1.一种机械密封件，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于外壳的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管， 所述机械密封件的特征在于， 所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端被固定于保持所述固定侧滑动环的壳体上，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述壳体或者所述盒的板厚薄。
2.根据权利要求1所述的机械密封件，其特征在于， 所述金属制的波纹管具有:波纹部，其是峰部和谷部交替地重复形成的；和圆盘状的凸缘部，其在所述波纹部的两端从所述谷部向径向外侧延伸， 所述金属制的波纹管通过成型或者焊接而形成为:所述凸缘部的外径大于所述峰部的直径，并且，所述凸缘部的内径与所述谷部的直径大致相等或比所述谷部的直径稍大。
3.根据权利要求1或2所述的机械密封件，其特征在于， 在所述金属制的波纹管的比所述凸缘部的外径稍靠内径侧的位置，通过焊接或者熔接来进行所述金属制的波纹管与金属制的壳体及金属制的盒的固定。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的机械密封件，其特征在于， 所述旋转侧滑动环经由静环套被固定于所述套筒，所述静环套被设置成跨越所述旋转侧滑动环的滑动面相反侧和外周面。
5.一种机械密封件，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于外壳的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管， 所述机械密封件的特征在于， 所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端与保持所述固定侧滑动环的密封垫配合，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述盒的板厚薄。
6.根据权利要求5所述的机械密封件，其特征在于， 在与保持所述固定侧滑动环的所述密封垫配合的所述金属制的波纹管的外筒部的外周上安装有带。
7.一种机械密封件，其是下述这样的内装形式的机械密封件，所述机械密封件具备被固定于旋转轴的套筒和被固定于外壳的盒，在所述套筒上设置有旋转侧滑动环，在所述盒上设置有与所述旋转侧滑动环对置地滑动的固定侧滑动环和对该固定侧滑动环沿轴向施力的波纹管， 所述机械密封件的特征在于， 所述波纹管是金属制的，所述金属制的波纹管的一端被直接固定于所述固定侧滑动环，所述波纹管的另一端被固定于所述盒，所述波纹管的板厚被设定得比所述盒的板厚薄。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的机械密封件，其特征在于， 所述套筒的内筒部的末端通过铆接被扩径而与所述盒的内筒部卡合，由此防止所述盒与所述套筒在轴向上的脱离，在这样的类型中，在所述盒的内筒部上，位于所述固定侧滑动环侧的轴向相反侧的部分被扩径而设有阶梯部，对于所述波纹管，位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环侧的部分的内径形成为比位于从所述盒的内筒部的阶梯部至固定侧滑动环的相反侧的部分的内径小。
【文档编号】F16J15/34GK104379974SQ201380030374
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年10月3日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】板谷壮敏, 篠宫贵史, 小川义博 申请人:伊格尔工业股份有限公司