水中泵用机械密封件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水中泵用机械密封件，其包括：金属制造的静止侧保持环，保持于间隔壁；陶瓷制造的静止密封环，以设置有O形环的非接触状态嵌合固定于静止侧保持环；金属制造的旋转侧保持环，固定于叶轮轴；陶瓷制造的旋转密封环，以设置有O形环的非接触状态嵌合固定于旋转侧保持环；以及弹簧部件，将静止密封环向旋转密封环按压施力；且所述机械密封件将两密封环的相对旋转滑动接触部分的外周侧区域也就是泵室以及其内周侧区域也就是油室密封。两密封环的内径相同，并且其前端部分的内周面形成为直径从密封端面的内周缘逐渐减小的锥面。本实用新型在密封端面间以稳定的状态形成并维持润滑油膜，从而将泵室与油室之间良好地密封。
【专利说明】水中泵用机械密封件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用来将水中泵的泵室与油室之间密封的水中泵用机械密封件。
【背景技术】
[0002]关于水中泵，是像专利文献1的图1所公开的那样，在泵室与马达室之间形成油室，并利用机械密封件将泵室与油室之间密封。而且，作为该机械密封件，众所周知的是这样的一种端面接触型机械密封件，它是例如像专利文献1的图2所公开的那样，构成为，在分隔泵室与油室的间隔壁设置静止密封环，并且在贯通该间隔壁而从马达室延伸到泵室的叶轮轴设置旋转密封环，从而通过作为两密封环的对向端面的密封端面的相对旋转滑动接触作用，将泵室与油室之间遮蔽密封。
[0003]这种端面接触型机械密封件在密封环的构成材料上大致分为以下两类:利用31(:等陶瓷或超硬合金等硬质材料构成两密封环中的一个，并且利用碳等软质材料构成另一个密封环的密封件(以下称为“硬质材料/软质材料密封件”)；以及利用所述硬质材料构成两密封环的密封件(以下称为“硬质材料/硬质材料密封件”)；因为水中泵常用来处理泥水等包含固体成分的浆液，所以当使用硬质材料/软质材料密封件时，软质材料制造的密封环的密封端面因浆液而容易磨耗、损伤，耐久性存在问题，无法长期发挥良好的密封功能。因此，在像水中泵那样般常处理泥水等浆液的旋转设备中，通常不使用硬质材料/软质材料密封件，而是使用以耐磨耗性优异的陶瓷或超硬合金等硬质材料构成两密封环的硬质材料/硬质材料密封件。
[0004]陶瓷或超硬合金等硬质材料不具有像碳等那样的自我润滑性，摩擦系数高，所以在硬质材料/硬质材料密封件中，与对象密封环的滑动接触所导致的放热或磨耗严重，无法长期发挥良好的密封功能。另外，在密封端面间通过油室中贮存的油形成润滑油膜，但陶瓷等硬质材料缺乏亲油性，所以无法在密封端面间形成并维持稳定的润滑油膜，不太能抑制与对象密封环的滑动接触所导致的放热。而且，因该放热而导致油室的油温上升，油的粘度降低，不能在整个密封端面形成润滑油膜，而有成为所谓的断油的半干燥状态而产生密封端面的磨耗或油从密封端面间的泄漏的危险。进一步说，高温所导致的油的分解物堆积在密封端面间，有使泄漏增加的危险。当出于食品卫生原因或环境污染原因不得不使用缺乏润滑性的流动石蜡等作为装入油室的油时，或者当油室小，贮存油量少时，这一问题更加突出。
[0005]另外，如果是硬质材料/硬质材料密封件的话，那么由于陶瓷等硬质材料只能加工成简单形状，所以要设法将密封环与金属制造的保持环连结，并将保持环固定或保持在间隔壁或叶轮轴。而且，作为将密封环与保持环连结的方法，通常采用烧嵌，如专利文献2的段落编号
[0028]或专利文献3的图1所记载，通过烧嵌将密封环与形成于保持环的凹部嵌合一体化。
[0006]但是，通过烧嵌使密封环与保持环一体化时，因作用于密封环的外周的压缩应力而使密封端面产生经时应变，两密封端面不能准确地接触，而有通过密封端面的相对旋转滑动接触作用实现的密封功能降低的危险。
[0007]〔【背景技术】文献〕
[0008]〔专利文献〕
[0009]〔专利文献1]日本专利特开平8-334098号公报
[0010][专利文献2]日本专利特开2014-1758号公报
[0011]〔专利文献3]日本专利实公平1-21251号公报实用新型内容
[0012]本实用新型是鉴于所述情况而完成，目的在于提供一种水中泵用机械密封件，它在利用硬质材料构成两密封环时，也不会产生所述问题，而能在密封端面间以稳定的状态形成并维持适当的润滑油膜，能尽可能地抑制与对象密封环的滑动接触所导致的放热或磨耗，从而能长期将泵室与油室之间良好地密封。
[0013]为了解决上述问题，本实用新型提供一种水中泵用机械密封件，填装在间隔壁与叶轮轴之间，所述间隔壁将泵室与油室分隔，所述叶轮轴贯通该间隔壁而从马达室经过油室延伸到泵室，为了达成所述目的，尤其提出，该水中泵用机械密封件具备:金属制造的静止侧保持环，设置有0形环而可沿轴线方向移动地保持于所述间隔壁；硬质材料制造的静止密封环，固定于静止侧保持环；金属制造的旋转侧保持环，固定于叶轮轴；硬质材料制造的旋转密封环，固定于旋转侧保持环；以及弹簧部件，为了使静止密封环向旋转密封环按压接触而施力；且所述水中泵用机械密封件的构成为，通过两密封环的前端面也就是密封端面的相对旋转滑动接触作用，将相对旋转滑动接触部分的外周侧区域也就是泵室与内周侧区域也就是油室遮蔽密封；静止密封环的基端部分嵌合固定在形成于静止侧保持环的前端部的凹部，并且是在将0形环分别设置于该凹部内的静止密封环与静止侧保持环的对向周面间以及对向端面间的状态下嵌合固定；旋转密封环的基端部分嵌合固定在形成于旋转侧保持环的前端部的凹部，并且是在将0形环分别设置于该凹部内的旋转密封环与旋转侧保持环的对向周面间以及对向端面间的状态下嵌合固定；使两密封环的密封端面的内径相同，并且将各密封环的前端部分的内周面形成为直径从该密封端面的内周缘朝该密封环的基端方向逐渐减小的锥面。
[0014]该水中泵用机械密封件的优选实施方式是构成为，将平衡直径00设定成相对于所述相对旋转滑动接触部分的内外径01、02成为01 ^ 00 ^ 02的平衡型机械密封件。
[0015]优选地，两密封环由陶瓷或超硬合金构成。
[0016]优选地，两密封环构成为其截面相对于所述相对旋转滑动接触部分呈对称形状，并且两密封环的密封端面的内外径与所述相对旋转滑动接触部分的内外径一致。
[0017]本实用新型的有益效果为:
[0018]在本实用新型的水中泵用机械密封件中，将两密封环的前端部分的内周面形成为直径朝相反方向逐渐减小的锥面，所以油室的油因离心力而从叶轮轴的外周面沿旋转密封环的锥面向相对旋转滑动接触部分流动，进而，油在相对旋转滑动接触部分掉转方向，沿静止密封环的锥面向叶轮轴的外周面流动，在相对旋转滑动接触部分的内周侧强制地使油循环。通过这种油的循环使相对旋转滑动接触部分持续润滑、冷却，在密封端面间形成并维持稳定的润滑油膜，并且尽可能抑制与对象密封端面的滑动接触所导致的放热。
[0019]另外，在本实用新型的水中泵用机械密封件中，各密封环设置有0形环而嵌合固定在保持环的凹部，所以即使是硬质材料/硬质材料密封件，也不会像通过烧嵌使密封环与保持环连结时那样在密封端面产生经时应变，而能使两密封端面准确地接触。进一步说，即使在过度的轴向推力作用于密封环时，或者密封环以及保持环因为由热膨胀系数不同的异质材料构成而在两环间产生了热变形量差(热膨胀量差或热收缩量差)时，也能通过介于密封环与保持环之间的0形环的弹性变形的缓冲作用来吸收、缓和作用于密封环的负重，而不会有密封端面产生应变等的情况。
[0020]因此，根据本实用新型的水中泵用机械密封件，不会出现开头所述的问题，能长期发挥良好的密封功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本实用新型的水中泵用机械密封件的一例的剖视图。
[0022]图2是将图1的主要部分放大而表示的细节图。
[0023]图3是表示本实用新型的水中泵用机械密封件的变形例的相当于图2的主要部分剖视图。
[0024]图4是表示本实用新型的水中泵用机械密封件的另一变形例的相当于图2的主要部分剖视图。
[0025]图5是表示本实用新型的水中泵用机械密封件的又一变形例的相当于图2的主要部分剖视图。
[0026]图6是表示水中泵的普通构成的概略剖视图。
[0027]主要符号的说明:
[0028]1 泵室
[0029]2马达室
[0030]3间隔壁
[0031]38 泵室侧部分
[0032]36油室侧部分
[0033]30 0形环槽
[0034]3(1卡合孔
[0035]4 间隔壁
[0036]5 油室
[0037]6 叶轮轴
[0038]7 机械密封件(水中泵用机械密封件)
[0039]8 机械密封件
[0040]9 马达
[0041]10 叶轮
[0042]11 0 形环
[0043]12静止侧保持环
[0044]12& 本体部
[0045]12b凸缘部
[0046]12c保持部
[0047]12d承接面
[0048]12e保持面
[0049]12f凹部
[0050]13静止密封环
[0051]13密封端面
[0052]13b前端部分
[0053]13c基端部分
[0054]13d基端面
[0055]13e外周面
[0056]13f卡合凹部
[0057]13g锥面
[0058]13hO 形环槽
[0059]14旋转侧保持环
[0060]14a本体部
[0061]14b保持部
[0062]14c固定部
[0063]14d承接面
[0064]14e保持面
[0065]14f凹部
[0066]15旋转密封环
[0067]15a密封端面
[0068]15b前端部分
[0069]15c基端部分
[0070]15d基端面
[0071]15e外周面
[0072]15f卡合凹部
[0073]15g锥面
[0074]16弹簧部件
[0075]17驱动销
[0076]18O 形环
[0077]19O 形环
[0078]20驱动销
[0079]21O 形环
[0080]22固定螺钉
[0081]23O 形环
[0082]24O 形环
[0083]25驱动销
[0084]DO平衡直径
[0085]Dl相对旋转滑动接触部分的内径
[0086]D2相对旋转滑动接触部分的外径
[0087]S相对旋转滑动接触部分。
【具体实施方式】
[0088]以下，基于附图，具体地说明本实用新型的实施方式。
[0089]图6是水中泵的普通构成的概略剖视图，如图6所示，水中泵通常是在泵室I与马达室2之间形成分别利用间隔壁3、4将泵室I以及马达室2之间分隔而成的油室5，并且在贯通间隔壁3、4而从马达室I延伸到泵室2的叶轮轴6与间隔壁3、4之间分别配设机械密封件7、8而成。另外，在马达室2配置了用来对叶轮轴6进行旋转驱动的马达9以及叶轮轴6的轴承(未图示)，在泵室I配置了安装在叶轮轴6的叶轮10，并且形成了吸入口 Ia以及吐出口 lb。
[0090]而且，图1是表示本实用新型的水中泵用机械密封件的一例的剖视图，图2是将图1的主要部分放大而表示的细节图，如图1以及图2所示，将泵室I与油室5之间密封的所述机械密封件7是按照本实用新型以下述方式构成。另外，在下文的说明中，上下是指图1以及图2中的上下。
[0091]也就是说，本实用新型的水中泵用机械密封件7是端面接触型硬质材料/硬质材料密封件，它是如图1所示，填装在将泵室I与油室5分隔的间隔壁3和贯通该间隔壁3的叶轮轴6之间，并且具备:金属制造的静止侧保持环12，介隔O形环11保持在间隔壁3而可沿轴线方向移动；硬质材料制造的静止密封环13，固定在静止侧保持环12 ;金属制造的旋转侧保持环14，固定在叶轮轴6 ;硬质材料制造的旋转密封环15，固定在旋转侧保持环14 ；以及弹簧部件16，为了使静止密封环13向旋转密封环15按压接触而施力；且本实用新型的水中泵用机械密封件7是构成为，通过两密封环13、15的前端面也就是密封端面13a、15a的相对旋转滑动接触作用，将该相对旋转滑动接触部分S的外周侧区域也就是泵室I以及内周侧区域也就是油室5遮蔽密封。在本例中，泵室I的流体(被密封流体)为泥水等浆液，油室5未被加压，而且贮存了油。另外，如图2所示，密封端面13a、15a的相对旋转滑动接触部分S是指两密封端面13a、15a接触的部分，其内径Dl是两密封端面13a、15a的内径之中较大的内径，其外径D2是两密封端面13a、15a的外径之中较小的外径。在本例中，如下所述，使两密封端面13a、15a的内外径相同，该内外径成为相对旋转滑动接触部分S的内外径D1、D2。
[0092]如图1所示，间隔壁3是形成有叶轮轴6的贯通孔的板状间隔壁，而且使形成在厚度方向上的泵室侧部分(下侧部分)3a的叶轮轴贯通孔部分的直径大于形成在油室侧部分(上侧部分)3b的叶轮轴贯通孔部分的直径。
[0093]如图1所示，静止侧保持环12是利用不锈钢等金属材料一体构成为旋转体形状，包括:圆筒状的本体部12a ;圆环状的凸缘部12b，从本体部12a的前端外周面(下端外周面)向外侧突出；以及圆筒状的保持部12c，从凸缘部12b的外周部向与本体部12a相反的方向(下方向)突出。在本例中，静止侧保持环12是由不锈钢构成。
[0094]而且，如图1所示，静止侧保持环12使本体部12a介隔O形环11以可沿轴线方向(上下方向)移动的方式嵌合保持在间隔壁3的泵室侧部分3a的叶轮轴贯通孔部分，由此，静止侧保持环12在其与间隔壁3之间被O形环11密封(二次密封)的状态下可沿轴线方向移动地保持在间隔壁3。如图1所示，O形环11是以与静止侧保持环12的本体部12a的外周面压接的状态卡合保持在O形环槽3c，该O形环槽3c形成在间隔壁3的泵室侧部分3a的叶轮轴贯通孔部分的内周部。如图1以及图2所示，静止侧保持环12的本体部12a的前端面(下端面)与凸缘部12b的前端面(下端面)连成了一个面，形成为与轴线正交的圆环状平面也就是承接面12d。如图1以及图2所示，静止侧密封环12的保持部12c的内周面形成为保持面12e，该保持面12e是平行于轴线的圆柱面，且与承接面12d正交。如图1所示，静止侧保持环12通过使从其基端面(上端面)突出的驱动销17卡合在形成于间隔壁3的油室侧部分3b的卡合孔3d，而在特定范围内允许轴线方向移动，并且阻止相对于间隔壁3的相对旋转。
[0095]如图1以及图2所示，静止密封环13为截面梯形状的圆环状体，包括使前端面(下端面)构成为与轴线正交的平滑的环状平面也就是密封端面13a的截面梯形状的前端部分13b、以及截面方形状的基端部分13c，并且介隔O形环18、19而嵌合固定在形成于静止侧保持环12的前端部的凹部12f。也就是说，在静止侧保持环12的前端部形成了由承接面12d以及保持面12e围绕的凹部12f，并且静止密封环13是在以下的状态下以非接触状态嵌合固定在凹部12f，也就是:使O形环18夹压在该凹部12f内的两环12、13的对向端面间、也就是静止密封环13的基端面13d与静止侧保持环12的承接面12d之间，并且使O形环19夹压在该凹部12f内的两环12、13的对向周面间、也就是静止密封环13的外周面13e与静止侧保持环12的保持面12e之间。另外，O形环18是以与静止密封环13的基端面13d压接的状态卡合保持在形成于静止侧保持环12的承接面12d的O形环槽，而且O形环19是以与静止密封环13的外周面13e压接的状态卡合保持在形成于静止侧保持环12的保持面12e的O形环槽。
[0096]另外，静止密封环13是通过在介隔O形环18、19的状态下被压入静止侧保持环12的凹部12f，而嵌合固定在静止侧保持环12，两环12、13的相对旋转受到与O形环18、19的摩擦卡合力的阻止，但在本例中，为了更确实地阻止两环12、13的相对旋转，如图1所示，使从静止侧保持环12的承接面12d突出的驱动销20与形成在静止密封环13的本体部13b的卡合凹部13f卡合。
[0097]如图2所示，静止密封环13的前端部分13b的内周面13g成为直径从密封端面13a的内周缘朝该密封环13的基端方向(上方向)逐渐减小的锥面(截头圆锥面)。该锥面13g相对于密封端面13a的倾斜角在15°?75。的范围内适当地设定。静止密封环13是由陶瓷、超硬合金等硬质材料构成，在本例中是由陶瓷(例如碳化硅烧结材料)构成。
[0098]如图1所示，旋转侧保持环14是配置在比静止密封环13更靠叶轮10侧(下侧)，由不锈钢等金属材料(本例中为不锈钢)一体构成为旋转体形状，包括:圆筒状的本体部14a ;圆环状的保持部14b，从本体部14a的前端面外周部(上端面外周部)向静止密封环方向(上方向)突出；以及圆环状的固定部14c，从本体部14b的前端面内周部(上端面内周部)平行于保持部14b地突出；旋转侧保持环14在将O形环21设置在固定部14c与叶轮轴6之间的状态下，使螺合在本体部14a的固定螺钉22紧固在叶轮轴6，由此嵌合固定在叶轮轴6。旋转侧保持环14的本体部14a的前端面(上端面)构成为与轴线正交的承接面14d，而且保持部14b的内周面构成为平行于轴线且与承接面14d正交的保持面14e，并如图2所示，在旋转侧保持环14的前端部，形成了由承接面14d、保持面14e以及平行于保持面14e的固定部14c的外周面围绕的环状的凹部Hf。另外，使保持部14b以及固定部14c从本体部14a突出的量相同或大致相同。
[0099]如图1以及图2所示，旋转密封环15是截面梯形状的圆环状体，包括使前端面(上端面)构成为与轴线正交的平滑的环状平面也就是密封端面15a的截面梯形状的前端部分15b、以及截面方形状的基端部分15c，并介隔O形环23、24而嵌合固定在形成于旋转侧保持环14的前端部的凹部Hf。也就是说，旋转密封环15是在以下的状态下以非接触状态嵌合固定在凹部14f，也就是:使O形环23夹压在该凹部14f内的两环14、15的对向端面间、也就是旋转密封环15的基端面(下端面)15d与旋转侧保持环14的承接面14d之间，并且使O形环24夹压在该凹部14f内的两环14、15的对向周面间、也就是旋转密封环15的外周面15e与旋转侧保持环14的保持面14e之间。另外，O形环23是以与旋转密封环15的基端面15d压接的状态卡合保持在形成于旋转侧保持环14的承接面14d的O形环槽，而且O形环24是以与旋转密封环15的外周面15e压接的状态卡合保持在形成于旋转侧保持环14的保持面14e的O形环槽。
[0100]另外，旋转密封环15是通过在介隔O形环23、24的状态下被压入旋转侧保持环14的凹部14f，而嵌合固定在旋转侧保持环14，两环14、15的相对旋转受到与O形环23、24的摩擦卡合力的阻止，但在本例中，为了更确实地阻止两环14、15的相对旋转，如图1以及图2所示，使从旋转侧保持环14的承接面14d突出的驱动销25卡合在形成于旋转密封环15的本体部15b的卡合凹部15f。
[0101]如图2所示，旋转密封环15的前端部分15b的内周面15g成为直径从密封端面15a的内周缘朝该密封环15的基端方向(下方向)逐渐减小的锥面(截头圆锥面)。优选为将该锥面15g相对于密封端面15a的倾斜角设为15°?75°，在该范围内适当设定。旋转密封环15由陶瓷、超硬合金等硬质材料构成，在本例中是由与静止密封环13同质的陶瓷构成。另外，旋转侧保持环14中的比旋转密封环15更靠内周侧的部分(固定部14c)的前端面(上端面)在轴线方向上位于与旋转密封环15的锥面15g的基端(锥面15g与旋转密封环15的基端部分15c的内周面的交界部分)相同的位置，或者位于比该基端更靠密封端面15a的位置。在本例中，如图2所示，固定部14c的基端在轴线方向上位于与锥面15g的大致中间位置对应的位置。
[0102]在本例中，如图2所示，两密封环13、15成为截面相对于相对旋转滑动接触部分S呈对称形状(上下对称)的部件，也就是相同材质的呈相同形状的共用部件，两密封环13、15的密封端面13a、15a的内外径与相对旋转滑动接触部分S的内外径Dl、D2 一致。像这样，通过使两密封环13、15为共用部件，机械密封件7的构造得到简化，可节约机械密封件的制作成本。
[0103]如图1所示，弹簧部件16是由多个螺旋弹簧构成，这些螺旋弹簧在周向上隔开相同间隔地填装在静止侧保持环12的本体部12a与间隔壁3的油室侧部分3b之间，弹簧部件16为了隔着静止侧保持环12使静止密封环13按压接触到旋转密封环15而在轴线方向施力。
[0104]而且，如图2所示，静止侧保持环12中的O形环11的接触面(静止侧保持环12的本体部12a的外周面)的直径也就是平衡直径DO是设定成，相对于密封端面13a、15a的相对旋转滑动接触部分S的内外径Dl、D2成为Dl f DO f D2 (最好是DO = (Dl+D2)/2)。也就是说，机械密封件7将平衡比K设定成I以下，从而构成为如下平衡型机械密封件:泵室5的流体(作为被密封流体的浆液)的压力(背压)所引起的轴线方向推力尽可能不作用于静止密封环13 (也就是固定静止密封环13的静止侧保持环12)。另外，作为密封马达室2与油室5的第2机械密封件8，使用的是众所周知的机械密封件(例如，专利文献I?3所公开的机械密封件)，所以省略详细说明。
[0105]关于以所述方式构成的本实用新型的水中泵用机械密封件7，使两密封环13、15的前端部分13b、15b的内周面成为直径从密封端面13a、15a的内周缘向相反方向逐渐减小的锥面(截头圆锥面)13g、15g，所以油室5的油被积极地引导到密封端面13a、15a的相对旋转滑动接触部分S，并且在相对旋转滑动接触部分S的周边循环流动，当两密封环13、15为由和陶瓷或超硬合金等那样的不具有自我润滑性并且摩擦系数高的硬质材料构成的硬质材料/硬质材料密封件时，也能持续有效地进行相对旋转滑动接触部分S的润滑以及冷却，能发挥良好的密封功能(机械密封件功能)。
[0106]也就是说，因为油室5的油的粘度高，所以在旋转部件(叶轮轴6、旋转侧保持环14以及旋转密封环15)的与油接触的部分，油成层地与该旋转部件6、14、15—起旋转。也就是所谓的油层的随同旋转现象。而且，对于与旋转部件6、14、15随同旋转的油层，随着该旋转，离心力作用于油层，并且该离心力朝外周方向逐渐增大。
[0107]因此，在相对旋转滑动接触部分S的内周侧区域中，如图2中的箭头P所示，油因离心力而在旋转侧保持环14中的比旋转密封环15更靠内周侧的部分(固定部14c)的表面上从叶轮轴6向外侧流动。进而，如图2中的箭头Q所示，油因离心力而在旋转密封环15的锥面15g上朝向该密封环15的密封端面15a的内径部分、也就是相对旋转滑动接触部分S的内径部分流动，进行该部分S的润滑。
[0108]而且，因为两密封端面13a、15a的内径相同，并且两密封环13、15的前端部分13b、15b的内周面成为从密封端面13a、15a的内周缘向相反方向倾斜的锥面13g、15g，因此在旋转的锥面15g上到达相对旋转滑动接触部分S的内径部分的油如图2中的箭头R所示，在该内径部分掉转方向而被挤出到静止密封环13的锥面13g。因为该锥面13g静止，而且离心力不发生作用，所以油持续地从所述内径部分被挤出到锥面13g，由此，使油如图2中的箭头T所示，沿锥面13g向叶轮轴6的外周面方向流动。
[0109]像这样，在两密封环13、15的内周侧，沿锥面13g、15g产生如图2的箭头Q、R、T所示的油的循环流，通过该循环流持续有效地进行密封端面13a、15a也就是相对旋转滑动接触部分S的润滑、冷却。
[0110]因此，能在相对旋转滑动接触部分S稳定地形成并维持润滑油膜，并且尽可能地抑制由密封端面13a、15a的接触(滑动接触)造成的放热，长期发挥良好的密封功能。
[0111]而且，静止密封环13以及旋转密封环15介隔O形环18、19以及23、24而以非接触状态嵌合固定在静止侧保持环12以及旋转侧保持环14，因此不会和通过烧嵌将密封环固定在保持环的情况一样，压缩应力作用于密封环13、15的外周部而在密封环13、15或密封端面13a、15a产生经时应变。而且，虽然密封环13、15与保持环12、14是由热膨胀系数不同的异质材料构成，但即使在会在密封环13、15与保持环12、14之间产生热变形量差(热膨胀量差或热收缩量差)的温度条件下，该热变形量差也会被O形环19、24吸收，从而不会在密封环13、15或密封端面13a、15a产生应变。而且，当过度的轴线方向压缩力作用于密封环13、15时，也就是将静止密封环13压抵到旋转密封环15的轴向推力超过需要地增大时，通过O形环18、23的弹性变形而得以吸收、缓和该轴线方向压缩力。进而，关于所述构成的机械密封件7，是使平衡直径DO相对于相对旋转滑动接触部分S的内外径D1、D2为Dl ^ DO ^ D2，从而构成为平衡比K成为I以下的平衡型机械密封件，所以静止密封环13对旋转密封环16的接触压不会因泵室I的压力(背压)而增加。因此，当泵室I的压力高时，密封端面13a、15a的接触压也不会过大，由密封端面13a、15a的接触导致的放热或磨耗尽可能地得到抑制。
[0112]根据以上情况，根据本实用新型的水中泵用机械密封件7，能尽可能地防止密封端面13a、15a产生放热、磨耗、应变，从而长期良好地密封泵室I。
[0113]另外，本实用新型的水中泵用机械密封件的构成并不限定于所述实施方式，可在不脱离本实用新型的基本原理的范围内适当地改进、变更。
[0114]例如，旋转侧保持环14中的比旋转密封环15更靠内周侧的部分(固定部14c)的前端面可如图3所示，在轴线方向上位于与旋转密封环15的锥面15g的基端(锥面15g与旋转密封环15的基端部分15c的内周面的交界部分)相同的位置或大致相同的位置。此时，与图2所示的情况同样地，产生如图3的箭头P、Q、R、T所示的油的循环流。另外，可如图4所示，将旋转侧保持环14构成为不具有固定部14c。此时，油如图4的箭头U所示，从叶轮轴6的外周面向旋转密封环15的锥面15g流动，随后，像图4的箭头Q、R、T所示的那样流动，在相对旋转滑动接触部分S的内周侧产生与图2所示的情况相同的循环流。为了有效地进行箭头U所示的油的流动，优选的是，如图4所示，使旋转密封环15的基端部分15c的内周面尽可能地接近叶轮轴6的外周面。另外，也可如图5所示，使将间隔壁3与静止侧保持环12之间密封的O形环11卡合保持在O形环槽13h，该O形环槽13h形成于静止侧保持环12的本体部12a的外周部。此时，如图5所示，平衡直径DO为间隔壁3中的O形环11的外周面所接触的面的直径，并且与所述情况同样地，设定为Dl ^ DO ^ D2(最好是DO=(Dl+D2)/2)。另外，图3?图5所示的机械密封件形成除所述方面以外与图1以及图2所示的机械密封件7相同的构造，所以对于与机械密封件7相同的部分，通过对图3?图5标注与图1以及图2所示的符号相同的符号而省略详细说明。
【权利要求】
1.一种水中泵用机械密封件，填装在间隔壁与叶轮轴之间，所述间隔壁将泵室与油室分隔，所述叶轮轴贯通该间隔壁而从马达室经过油室延伸到泵室，其特征在于，其包括:金属制造的静止侧保持环，其设置有O形环而能够沿轴线方向移动地保持于所述间隔壁；硬质材料制造的静止密封环，其固定于静止侧保持环；金属制造的旋转侧保持环，其固定于叶轮轴；硬质材料制造的旋转密封环，其固定于旋转侧保持环；以及弹簧部件，其为使静止密封环向旋转密封环按压接触而施力；并且所述水中泵用机械密封件的构成为:通过两密封环的前端面也就是密封端面的相对旋转滑动接触作用，将相对旋转滑动接触部分的外周侧区域也就是泵室与相对旋转滑动接触部分的内周侧区域也就是油室遮蔽密封； 静止密封环的基端部分嵌合固定在形成于静止侧保持环的前端部的凹部，并且是在将O形环分别设置于所述凹部内的静止密封环与静止侧保持环的对向周面间以及对向端面间的状态下嵌合固定； 旋转密封环的基端部分嵌合固定在形成于旋转侧保持环的前端部的凹部，并且是在将O形环分别设置于所述凹部内的旋转密封环与旋转侧保持环的对向周面间以及对向端面间的状态下嵌合固定；并且 使两密封环的密封端面的内径相同，且将各密封环的前端部分的内周面形成为直径从所述密封端面的内周缘朝所述密封环的基端方向逐渐减小的锥面。
2.根据权利要求1所述的水中泵用机械密封件，其特征在于:所述水中泵用机械密封件为将平衡直径DO设定成相对于所述相对旋转滑动接触部分的内外径Dl、D2成为Dl ^ DO ^ D2的平衡型机械密封件。
3.根据权利要求1所述的水中泵用机械密封件，其特征在于:两密封环由陶瓷或超硬合金构成。
4.根据权利要求1所述的水中泵用机械密封件，其特征在于:两密封环构成为其截面相对于所述相对旋转滑动接触部分呈对称形状，并且两密封环的密封端面的内外径与所述相对旋转滑动接触部分的内外径一致。
【文档编号】F16J15/34GK204201082SQ201420596206
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】藤永繁行, 福本崇人 申请人:日本皮拉工业株式会社