專利名稱：機械密封裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如泵等使用的、具有密封能力和耐久性的機械密封裝置，具體涉及一種能可靠地將高壓的被密封流體密封且具有耐久能力的機械密封裝置。
背景技術：
作為與本發明相關的技術，有一種圖6所示的機械密封裝置100。圖6為泵用的機械密封裝置100的半剖視圖。
圖6中，機內側F是處理水等的被密封流體區域。反向的外部側T是潤滑油或大氣區域。
該機械密封裝置100被安裝在外殼102與回轉軸103之間。與回轉軸103連接的回轉體104上設置有臺階部104A。該臺階部104A形成于回轉體104的內周面104B側的端部104C。因該內周面104B必須大，故想要加大臺階部104A的徑向面104D是困難的。在該臺階部104A中經杯狀墊圈105安裝有回轉密封環106。杯狀墊圈105的內徑面105A受回轉密封環106尺寸的限制，其直徑小于回轉體104的內周面104B。
如圖6所示，與回轉密封環106密接的固定密封環107移動自如地與殼體108嵌合。又，該殼體108與外殼102嵌合。固定密封環107由彈簧111向回轉密封環106方向推壓。該彈簧111配置在剖面呈U狀的底部進一步彎曲成U狀的整體為圓筒狀的隔板109與隔板109的兩端設有剖面呈L狀的整體為環狀的彈簧座110、110之間，形成被兩端彈簧座110、110支承的狀態。
這種結構的機械密封裝置100一旦受到來自機內側F的被密封流體壓力，杯狀墊圈105即發揮密封能力。并且，因利用杯狀墊圈105可彈性支承回轉密封環106，故密封面106A的密接性優良。
然而，因杯狀墊圈105由被密封流體的壓力被硬質的回轉密封環106和回轉體104壓著，故有時會出現如圖7剖面105X所示的損傷。這樣，一旦杯狀墊圈105損傷，則回轉密封環106的支承面不穩定，密封面106A就不能密接，會出現被密封流體漏出的問題。
該杯狀墊圈105即使用強度大的橡膠材料構成，但若回轉密封環106始終處于高壓力，有時也會失去耐久性而損傷。
在傳統技術中，雖然也有將該杯狀墊圈105改換為O形環的情況，但在回轉密封環106與回轉體104的安裝面間的密封能力方面存在著問題。并且，因回轉密封環106不能彈性支承，故降低了密封面106A的密封能力。由于不能彈性支承的回轉密封環106的安裝精度，會引起密封面106A偏心而偏磨損，降低密封能力。
本發明鑒于上述問題，其目的在于提高支承密封環的杯狀墊圈的耐久性。
本發明的目的還在于通過杯狀墊圈的支承來發揮密封環的密封面的密封能力。并容易安裝杯狀墊圈和密封環。

發明內容
為實現上述目的，本發明的技術方案由以下構成。
技術方案1的本發明的機械密封裝置的結構是，將安裝于回轉軸的第1密封環與字裝于密封外殼的第2密封環的密封面相互密接，將高壓被密封流體側與低壓側密封，其特征在于，所述密封環中的一方密封環具有可與被安裝的臺階狀安裝面固定的接合面，同時在與所述接合面的反向側上具有密封面，在所述密封環的接合面與所述臺階狀安裝面之間具有橡膠狀彈性材料制的杯狀墊圈，在所述杯狀墊圈上一體地具有支承板，并且，所述支承板的支承面與對向的所述密封環的接合面平行狀配置。
在技術方案1的本發明的密封裝置中，因橡膠狀彈性材料制的杯狀墊圈具有彈性，故雖然用杯狀墊圈單體與臺階狀安裝面嵌合困難，但由于將支承板與杯狀墊圈一體形成，因此可容易地將接合面與臺階狀安裝面嵌合。
并且，即使密封環受到了被密封流體的壓力，由于通過設置于杯狀墊圈的支承板對抗被密封流體的壓力而將密封環支承，因此可有效地防止杯狀墊圈的橡膠材料損傷。
又，由于在杯狀墊圈的外周部設有支承板，因此利用彈性可與臺階狀安裝面的軸向面密接，發揮密封能力。
技術方案2的本發明的機械密封裝置的特征是，所述杯狀墊圈的支承板的內徑小于貫通所述臺階狀安裝面的內周面的內徑尺寸，但大于所述密封環的內徑尺寸。
在技術方案2的本發明的密封裝置中，由于與杯狀墊圈一體化的支承板的內徑小于貫通臺階狀安裝面的內周面的直徑，因此增強了杯狀墊圈的橡膠材料，可有效地防止從密封環的外周面至臺階狀安裝面內的內周面發生龜裂。
技術方案3的本發明的機械密封裝置的特征是，所述支承板在圓板狀的外周具有筒狀部，所述筒狀部的長度小于所述密封環外周角部倒角的軸向長度。
在技術方案3的本發明的密封裝置中，因在支承板上設置有筒狀部，故容易將杯狀墊圈插入臺階狀安裝面。從而，由于與臺階狀安裝面密接的杯狀墊圈的外周面處于正常的密接狀態，因此具有可提高杯狀墊圈密封能力的效果。并且，即使被密封流體的壓力作用于杯狀墊圈的外周面，因由筒狀部將外周部支承，故可提高外周面的密封能力。又，由于由筒狀部將杯狀墊圈整體支承，因此可發揮耐久性，同時可使密封環的密封面與對向密封面對應。
采用本發明的機械密封裝置可獲得如下的效果。
采用技術方案1的本發明的機械密封裝置，由于將橡膠狀彈性材料制的杯狀墊圈與支承板接合成一體，因此，在具有密封能力和彈性力的狀態下將密封環的接合面支承于臺階狀安裝面，同時可將密封環的密封面與對向的密封面密接，獲得可防止偏磨損的效果。
并且，即使密封環受到了被密封流體的壓力，由于利用了設置于杯狀墊圈的支承板對抗被密封流體的壓力將密封環支承，因此可有效地防止杯狀墊圈的橡膠材料損傷。
又，由于在杯狀墊圈的外周部中設有支承板，因此利用彈性可與臺階狀安裝面的外周面密接，發揮密封能力。
采用技術方案2的本發明的的機械密封裝置，由于與杯狀墊圈一體化的支承板的內徑小于貫通臺階狀安裝面的通孔直徑，因此杯狀墊圈的本體增強，可有效地防止從密封環的外周面至臺階狀安裝面內的通孔發生龜裂。
采用技術方案3的本發明的機械密封裝置，由于在支承板上設置有圓筒部，因此，在將密封環與杯狀墊圈嵌合以及不損傷該杯狀墊圈的情況下，極容易插入臺階狀安裝面。從而，由于與臺階狀安裝面密接的杯狀墊圈的外周面處于正常的密接狀態，故具有可提高杯狀墊圈密封能力的效果。
并且，即使被密封流體的壓力作用于杯狀墊圈的筒部，因由圓筒部支承筒部，故可提高筒部的密封能力。又，由于由圓筒部和支承面將杯狀墊圈整體支承，因此可發揮杯狀墊圈的耐久性，同時可使密封環的密封面與對向密封面平行地對應密封，具有可防止密封面偏磨損的效果。
附圖的簡單說明

圖1為本發明第1實施例的機械密封裝置剖視圖。
圖2為本發明第2實施例的機械密封裝置局部剖視圖。
圖3為圖2所示的機械密封裝置1中的第1密封環2與杯狀墊圈10組合安裝前的半剖視圖。
圖4為本發明第3實施例的第1密封環2與杯狀墊圈10組合安裝前的半剖視圖。
圖5為本發明第4實施例的第1密封環2與杯狀墊圈10組合安裝前的半剖視圖。
圖6為傳統的機械密封裝置的半剖視圖。
圖7為傳統的第1密封環2與杯狀墊圈10組合安裝前的半剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明適用于本發明實施例的機械密封裝置。另外，下面說明的各附圖不是特許用的概念圖，而是具體實施的正確的設計圖。
圖1為本發明第1實施例的機械密封裝置剖視圖。
圖2為本發明第2實施例的表示機械密封裝置局部剖視圖。
圖3為圖2的密封環與杯狀墊圈組合的半剖視圖。
圖4為本發明第3實施例的密封環與杯狀墊圈組合的半剖視圖。
圖5為本發明第4實施例的密封環與杯狀墊圈組合的半剖視圖。
圖1中，機械密封裝置1以安裝于第1密封環2的杯狀墊圈10為中心，設置有第1密封環2、第2密封環3、波紋管4和彈簧7組合而成的彈起裝置9、以及第2密封環3和波紋管4結合而成的連接環5。
第1密封環2是剖面呈方形的環狀體。該環狀體的前端面形成有第1密封面2A。在L形的接合面2B上形成有與第1密封環2的第1密封面2A相反的背面2B1和外周面2B2。并且，第1密封環2的內周面21C的直徑大于回轉軸60的外徑，在與回轉軸60之間形成有間隙。
該第1密封環2由硬質材料構成。例如，由碳化硅、陶瓷、超硬合金、碳材料等形成。
外殼50中形成有安裝第1密封環2用的臺階狀安裝面50A。該臺階狀安裝面50A是由徑向面和軸向面構成的臺階面，呈環狀。在該臺階狀安裝面50A的徑向面上以臺階狀安裝面50A的軸心為中心形成有軸向貫通或凹部狀的通孔51。
在其臺階狀安裝面50A與第1密封環2之間設置有杯狀墊圈10。該杯狀墊圈10由橡膠狀彈性體的本體11和硬質板的支承板13構成。該本體11是帶孔的有底筒體，由剖面L形的帶孔的有底部11A和筒部11B構成。該本體11的L形內外周面形成與對向的臺階狀安裝面50A密接的外周密接面11C和與第1密封環2的接合面2B密接的內周密接面11D。
在本體11的外周密接面11C的軸向面上形成有環狀凸出的多個密封部12、12、12，該密封部12、12、12與臺階狀安裝面50A密接而密封。
本體11的帶孔的有底部11A的內周面11A1的直徑X1小于通孔51的直徑D3。筒部11B的外直徑X2是密封部12與臺階狀安裝面50A彈性變形而密接的尺寸。即，筒部11B的外直徑X2與臺階狀安裝面50A的內徑X2相同。
該本體11的材質最好是選用FKM、NBR、IIR、U、Q、CR等。
在該本體11的帶孔的有底部11A的內部埋設有支承板13。
該支承板13是圓盤狀，其內外周形成內徑面13B和外徑面13C。該支承板13的平面形狀可以是六角形、橢圓形、或環形的內周部或外周部開有切槽的形狀等多種。并且，如圖2所示，該內徑面13B的直徑是D1，外徑面13C的直徑是D2。支承板13的側面形成支承面13A，在受到被密封流體等壓力時能與第1密封環2保持平行度并進行支承。并且，支承板13設置有未圖示的貫通孔，帶孔的有底部11A成形時，帶孔的有底部11A可與貫通孔內連接并強力一體化。
另外，該本體11的內周面11A1的直徑X1與支承板13的內徑面13B的直徑D1大致相同。該兩構件的尺寸關系為；支承板13的內徑面13B的直徑D1小于通孔51的直徑D3，但大于第1密封環2的內周面2C的直徑尺寸。
該支承板13的材質由鐵、鋼、不銹鋼、鋁、樹脂等形成。
第2密封環3沿剖面軸向形成凸狀，該凸部上形成有與第1密封環2的第1密封面2A密接的第2密封面3A。又，第2密封環3的內周面滑動自如地與回轉軸60嵌合，同時在外周面設有多個卡合用槽3B。第2密封環3的相對第2密封面3A的背面形成接觸面3C，波紋管4的一端與該接觸面3C壓接。
波紋管4如剖面圖所示彎曲成Z形，前端部與第2密封環3的接觸面3C壓接。又，波紋管4內周側的圓筒部4A與回轉軸60嵌合。該圓筒部4A的外周與保持環6形成一體化，該保持環6上形成有軸向的卡合凹部6A。
波紋管4的前端部與第2密封環3的接觸面3C接觸，同時，連接成使第2密封環3與波紋管4一體轉動的連接環5與第2密封環3及波紋管4的外周面嵌合。
該連接環5的兩端鉚接成保持第2密封環3的接觸面3C與波紋管4的前端部密接狀態，同時將第2密封環3外周側的連接環5局部形成的凸部5A與卡合用槽3B卡合。又，在連接環5的后端部，周向等間距配置的多個凸板5B與保持環6的卡合凹部6A卡合。
又，與回轉軸60嵌合的回轉體60A的臺階部與剖面L形的彈簧支承環8嵌合，支承于該彈簧支承環8的彈簧7被配置成將連接環5的鉚接部的彈簧支承面彈性按壓的狀態。
這種結構的機械密封裝置1為利用彈起裝置9彈性按壓的第2密封環3的第2密封面3A經杯狀墊圈10的支承板13上支承的帶孔的有底部11A與第1密封環2的第1密封面2A對向狀密接，由該密封面2A、3A將被密封流體密封。并且，第1密封環2受到機內被密封流體側A的被密封流體的壓力F，對杯狀墊圈10進行按壓。此時，杯狀墊圈10的本體11因是橡膠狀彈性材料，故一旦受到第1密封環2的壓力，就會與該壓力對應地與接合面2B密接，將被密封流體密封。同時，因在杯狀墊圈10上設置有支承板13，故即使受到了來自第1密封環2的壓力，杯狀墊圈10的本體11也可由支承板13而將剪斷應力分散，以防止損傷。
當被密封流體的壓力作用于筒部11B時，設于杯狀墊圈10的支承板13支承筒部11B的彈性變形，并發揮筒部11B的密封能力。特別是在筒部11B上設置有密封部12時，支承板13可防止密封部12的變形，可發揮密封部12的密封效果。
并且，利用設于杯狀墊圈10的支承板13，通過帶孔的有底部11A的橡膠狀彈性材料，可將第1密封環2的第1密封面2A與第2密封面3A平行地進行密接。這樣，可防止第1密封面2A的偏磨損等。
下面對圖2和圖3所示的第2實施例的機械密封裝置1詳細說明。
機械密封裝置1的整體結構與圖1的機械密封裝置1大致相同。
圖1的機械密封裝置1與圖2的機械密封裝置1不同之點在于杯狀墊圈10的結構。圖2中，支承板13的內徑面13B的直徑D1小于本體11的內周面11A1的直徑X1。支承板露出為13與本體11的帶孔的有底部11A的低壓側B的徑向面大致成同一面。并且，相對于通孔51的直徑D3，將支承板13的內徑面13B的直徑D1形成近似于第1密封環2的內周面21C的直徑的小直徑。
由支承板13支承帶孔的有底部11A，臺階狀安裝面50A不直接支承帶孔的有底部11A。這樣，由于可將外殼50的通孔51的直徑D3作成大直徑，因此可對處理機械的構造進行功能性設計。
又，在筒部11B上形成2個密封部12。安裝于臺階狀安裝面50A的密封部12如圖2所示大致被壓縮1/3左右。支承板13的內徑面13B的直徑D1最好在小于通孔51的直徑D3、大于第1密封環2的內周面21C直徑的尺寸范圍。
由于構成了該杯狀墊圈10，因此能可靠地支承帶孔的有底部11A，可提高杯狀墊圈10的耐久能力。并且，即使是縮短帶孔的有底部11A內周面的直徑X2一通孔51的直徑D3尺寸之差，也可安裝機械密封裝置1，結果是可使機械密封裝置1小型化。
圖4為本發明第3實施例的杯狀墊圈10。該杯狀墊圈10的結構大致與圖3相同，但在帶孔的有底部11A內部的低壓側B附近埋設有支承板13。
這樣，成型時可將支承板13與帶孔的有底部11A一體化。又，支承板13也可采用鋁、合成樹脂。該杯狀墊圈10上的支承板13的內徑面13B尺寸最好處于小于通孔51的直徑D3、大于第1密封環2的內周面21C直徑的尺寸范圍。
圖5為本發明第4實施例的杯狀墊圈10。
圖5中與圖3不同之點在于支承板13的外周部形成圓筒部13D。至該圓筒部13D的端面La間的長度L只要將第1密封環2外周面的角作成倒角部2D的軸向長度尺寸以下即可。該圓筒部13D的形成能使杯狀墊圈10的插入容易。又，支承板13將筒部11B支承并使筒部11B對臺階狀安裝面50A的密封能力提高。并且，利用杯狀墊圈10能提高第1密封環2的保持能力。
權利要求
1.一種機械密封裝置，其結構是，將安裝于回轉軸的第1密封環與字裝于密封外殼的第2密封環的密封面相互密接，將高壓被密封流體側與低壓側密封，其特征在于，所述密封環中的一方密封環具有可與被安裝的臺階狀安裝面固定的接合面，同時在與所述接合面的反向側上具有密封面，在所述密封環的接合面與所述臺階狀安裝面之間具有橡膠狀彈性材料制的杯狀墊圈，在所述杯狀墊圈上一體地具有支承板，并且，所述支承板的支承面與對向的所述密封環的接合面平行狀配置。
2.如權利要求1所述的機械密封裝置，其特征在于，所述杯狀墊圈的支承板的內徑小于貫通所述臺階狀安裝面的內周面的內徑尺寸，但大于所述密封環的內徑尺寸。
3.如權利要求2所述的機械密封裝置，其特征在于，所述支承板在圓板狀的外周具有筒狀部，所述筒狀部的長度小于所述密封環外周角部倒角的軸向長度。
全文摘要
一種機械密封裝置，在密封環(2)的接合面(2B)與所述臺階狀安裝面(50A)之間具有橡膠狀彈性材料制的杯狀墊圈(10)，在杯狀墊圈(10)上一體地具有支承板(13)，并且，支承板(13)的支承面(13A)與對向的密封環(2)的接合面(2B)平行狀配置。由此，可提高保持機械密封裝置用的密封環的杯狀墊圈的耐久性和密封能力。
文檔編號F16J15/38GK1453488SQ0312316
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月23日 優先權日2002年4月24日
發明者丸山秀樹 申請人:伊格爾工業股份有限公司