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WO2020054843A1 - リップ型軸封装置 - Google Patents

リップ型軸封装置 Download PDF

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WO2020054843A1
WO2020054843A1 PCT/JP2019/036079 JP2019036079W WO2020054843A1 WO 2020054843 A1 WO2020054843 A1 WO 2020054843A1 JP 2019036079 W JP2019036079 W JP 2019036079W WO 2020054843 A1 WO2020054843 A1 WO 2020054843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lip
sealing device
refrigerant
shaft sealing
type shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/036079
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏樹 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eagle Industry Co Ltd filed Critical Eagle Industry Co Ltd
Priority to EP19860283.1A priority Critical patent/EP3851708A1/en
Priority to CN201980056497.XA priority patent/CN112639338A/zh
Priority to US17/272,208 priority patent/US20210317915A1/en
Priority to JP2020546221A priority patent/JPWO2020054843A1/ja
Publication of WO2020054843A1 publication Critical patent/WO2020054843A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
    • F16J15/3252—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports

Definitions

  • the present invention relates to a lip type shaft sealing device.
  • a lip-type shaft sealing device is used to obtain a desired sealing performance by utilizing the pressure of a fluid.
  • a lip-type shaft sealing device used for a compressor constituting a car air conditioner is configured to slide a sliding portion at a tip end of a seal lip formed of elastic rubber into sliding contact with a shaft, so that a refrigerant on the air side of a refrigerant inside the machine is provided. To prevent leakage.
  • Patent Document 1 discloses that a first lip which is a seal lip on the inside of the machine seals the refrigerant on the inside of the machine. Further, a second lip is provided on the atmosphere side with respect to the first lip, so that the shaft sealing property of the refrigerant is enhanced.
  • the first lip is held by a metal lip support and unitized with the second lip to assemble a lip-type shaft sealing device.
  • the lip support includes a back-up ring that supports the back of the surface of the first lip that receives the pressure of the refrigerant inside the machine, and a main body portion that is a mounting fixing portion of the first lip to the housing on the outer diameter side. And a case body provided to secure the strength of the first lip.
  • the second lip prevents the refrigerant from leaking to the atmosphere even if the refrigerant inside the machine slightly passes between the tip of the first lip and the shaft. Therefore, the refrigerant slightly accumulates in the space on the back side of the front end of the first lip.
  • the pressure of the refrigerant inside the machine is high, and the sliding portion of the first lip is pushed to the inner diameter side with respect to the axis by the pressure of the refrigerant.
  • a stress that pushes the distal end portion toward the outer diameter acts, so that the load on the shaft of the sliding portion can be partially relieved.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and makes use of the property that the first lip can permeate the refrigerant, so that the pressure on the inside of the machine causes the first lip to slide on the shaft relative to the shaft.
  • An object of the present invention is to provide a lip-type shaft sealing device capable of reducing a load.
  • the lip-type shaft sealing device of the present invention A lip-type shaft sealing device that seals an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing by a first lip inside the machine held by a metal lip support and a second lip on the atmosphere side.
  • the first lip is a member made of a material through which a refrigerant can pass, At least one of the lip support and the first lip is provided with a communicating means for passing the coolant toward a space on the rear side of the tip of the first lip.
  • the refrigerant inside the machine easily reaches the rear space on the front end portion through the communication means of the lip support, the internal pressure standing in the space on the rear surface of the front portion is increased, and the pressure inside the machine and the rear surface of the front portion are increased.
  • the differential pressure from the internal pressure in the side space can be reduced, and the load on the sliding portion with respect to the shaft of the first lip can be reduced.
  • the communication means is a through-hole formed in the lip support and communicating from the inside of the machine to the space on the back side of the front end of the first lip. According to this, the structure of the lip-type shaft sealing device can be simplified.
  • an intermediate chamber defined by the lip support, the second lip, and the shaft is formed, and the intermediate chamber is formed at the front end rear surface. It is continuous with the side space. According to this, since the refrigerant can be stored in the intermediate chamber, the pressure generated in the intermediate chamber can be made uniform, and the back pressure can be stably held in the space on the back side of the distal end portion.
  • the lip support in which the through-hole is formed is a backup ring including a base extending along an outer diameter and an extending portion along the axis, and the through-hole is formed in the extending portion. Is formed. According to this, since the through-hole is connected to the intermediate chamber, the refrigerant that has passed through the first lip quickly enters the intermediate chamber.
  • the first lip is a rubber lip seal and the second lip is a PTFE (polytetrafluoroethylene) lip seal.
  • the refrigerant can be transmitted through the first lip, and the refrigerant can be prevented from leaking to the atmosphere side by the second lip, so that the back pressure applied to the space on the back surface of the distal end can be reliably held.
  • the lip support has a plurality of the through holes formed in a circumferential direction. According to this, a large amount of refrigerant can be reliably sent from the large number of through holes to the space on the back side of the distal end portion.
  • the through holes are formed so as to be arranged in a circumferential direction. According to this, the back pressure can be applied to the space on the back surface of the distal end portion without bias in the circumferential direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a lip-type shaft sealing device according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which expands and shows the path
  • Embodiment 1 An embodiment for implementing the lip-type shaft sealing device according to the present invention will be described below based on Embodiment 1.
  • the lip-type shaft sealing device will be described with reference to FIGS.
  • the front side of the paper of FIG. 1 is referred to as the front side, the upper and lower left and right directions as viewed from the front side, the left side is the atmosphere side A, the right side is the inboard side L, the upper side is the outer diameter side, and the lower side is the inner diameter side. It will be described as.
  • the lip-type shaft sealing device 1 includes a first lip 4 and a second lip 7, and a first backup that plays a role of assisting the strength of the first lip 4 and the second lip 7 and restricting the movement thereof.
  • a ring 5, a second backup ring 8 and a skeletal ring 6, and these are unitized and mounted in the housing 3 to seal the annular gap between the shaft 2 and the housing 3. Prevent leakage of the refrigerant inside L.
  • the refrigerant an alternative chlorofluorocarbon such as HCFC or HFC, carbon dioxide, or the like is used.
  • the first backup ring 5 is the backup ring and the lip support of the present invention
  • the skeleton ring 6 is the lip support of the present invention.
  • the first lip 4 is a rubber member such as hydrogenated nitrile rubber, nitrile rubber, fluorine rubber, ethylene propylene rubber, etc., and has a main body 41 on the outer diameter side and a leg extending from the main body 41 to the inboard side L. 43 and a tip portion 42 on the inner diameter side of the leg portion 43.
  • the main body 41 of the first lip 4 surrounds the second lip 7, the first backup ring 5, and the second backup ring 8 on the outer diameter side.
  • a metal skeletal ring 6 having an inverted U-shaped cross section when viewed in section is provided inside.
  • leg portion 43 is supported by the extending portion 52 of the first backup ring 5 from the inner diameter side, which is behind the surface of the inboard side L that receives the pressure of the refrigerant, and the tip portion 42 that is not supported by the extending portion 52. Is easy to move in the radial direction, and the sliding portion 42 a of the distal end portion 42 slides with respect to the shaft 2. Note that a space formed on the back side of the distal end portion 42 and partitioned by the distal end portion 42 and the shaft 2 is referred to as a distal end portion rear side space F.
  • the second lip 7 is a member made of PTFE, and has a root portion 71 and an extended portion 72 extending in the inner diameter direction.
  • the root portion 71 is formed by the base portion 51 of the first backup ring 5 disposed on the inboard side L and the second backup ring 8 disposed on the atmosphere side A, and is located on the outer diameter side of the first backup ring 5. It is held in a state of being sandwiched in the axial direction by the base 41 b of the one lip 4.
  • the outer periphery of the root 71 of the second lip 7 and the outer periphery of the outer diameter portion 81 of the second backup ring 8 abut against the annular fitting recess 41 a on the inner diameter side of the main body 41 of the first lip 4,
  • the root 71 of the second lip 7 and the second backup ring 8 are accommodated in the fitting recess 41 a of the first lip 4.
  • the base 41 b of the first lip 4, the root 71 of the second lip 7, and the outer diameter 81 of the second backup ring 8 are sandwiched and held by a pair of legs 62 and 63 of the skeletal ring 6.
  • the extending portion 72 extends to the inside L of the machine, and slides on the shaft 2 at a sliding portion 72a of the extending portion 72. It is preferable that the first lip 4 is more permeable to the refrigerant than the second lip 7.
  • the first backup ring 5 is a metal member having a substantially S-shape in cross-section, extends in the outer diameter direction, and functions as a holding / fixing portion.
  • An extended portion 52 inclined at a small angle with respect to the end portion 53 and an end portion 53 extending from the inner diameter end to the inner diameter side of the extended portion 52 are provided.
  • the through-holes 54 as communication means are formed equally. Further, since the opening of the through hole 54 has a circular shape, the strength of the first backup ring 5 itself can be easily maintained.
  • the space defined by the first backup ring 5, the second lip 7, and the shaft 2 is defined as an intermediate chamber C, and the intermediate chamber C is continuous with the front end rear side space F.
  • the skeletal ring 6 includes a base 61 and legs 62 and 63 extending radially inward from ends on the inboard side L and the atmosphere A of the base 61, and the leg 62 extends circumferentially.
  • Through holes 64 as communication means are equally arranged and formed. Further, since the opening of the through hole 64 has a circular shape, the strength of the skeleton ring 6 itself can be easily maintained.
  • the mechanism of the shaft sealing mainly the flow of the refrigerant from the inside L of the machine to the space F on the back side of the front end will be described.
  • the distal end portion 42 of the first lip 4 receives pressure from the refrigerant and is pressed against the rotating shaft to prevent the refrigerant from moving toward the front end rear space F side.
  • the second lip 7 prevents the refrigerant from leaking to the atmosphere side A
  • the refrigerant passing between the shaft 2 and the distal end portion 42 and the first lip 4 are filled with a small amount of refrigerant.
  • the amount of the refrigerant passing through the space between the shaft 2 and the distal end portion 42 and flowing into the distal end portion rear side space F is relatively small or substantially constant, the description thereof will be omitted.
  • the second path P2 passing through the hole 54, the intermediate chamber C, and the front end rear space F in order, the main body 41, the through hole 64, the base 41b, the base 51 of the first backup ring 5, and the root 71 of the second lip 7.
  • the third path P3 passing in the order of the intermediate chamber C and the front end rear space F, the leg 43, the base 41b, the base 51 of the first backup ring 5 and the first path 43 without passing through the through holes 54 and 64.
  • the intermediate chamber C is spatially wider than the space F on the rear side of the front end portion, the refrigerant passing through the above four paths is stored in the intermediate chamber C, so that the pressure generated in the intermediate chamber C is uniform. And the back pressure can be stably held in the space F on the back side of the distal end portion.
  • the internal pressure rises in the front end portion rear side space F the pressure difference between the pressure inside the machine L and the internal pressure of the front end portion rear side space F is reduced, and the force applied from the machine inside L to the inside diameter side in the sliding portion 42a, A force that acts on the outer diameter side from the rear space F on the distal end portion to push it back acts (see the white arrow in FIG.
  • the load of the sliding portion 42 a on the shaft 2 can be reduced.
  • the pressure in the inboard side L instantaneously increases, the refrigerant quickly reaches the front end rear space F through the second path P2 and the third path P3 in addition to the first path P1, and the internal pressure is reduced. Therefore, the load of the sliding portion 42a on the shaft 2 can be reduced in response to the rise in the pressure inside the machine L.
  • only one of the through holes 54 and 64 may be formed.
  • the second path P2 passing through the through hole 54 has a short distance through which the refrigerant passes through the first lip 4, so that the through hole 54 is formed. Is preferred.
  • the refrigerant in the inside L of the machine can be cooled. Since it is easy to reach the front end rear space F through the through holes 54 and 64, the internal pressure standing in the front rear space F increases, and the internal pressure of the inboard side L and the internal pressure of the front rear space F increase. The differential pressure can be reduced, and the load on the sliding portion 42a with respect to the shaft of the first lip 4 can be reduced.
  • the intermediate chamber C is defined and defined by the first backup ring 5, the second lip 7, and the shaft 2, and is continuous with the space F on the rear side of the front end portion. Therefore, the pressure generated in the intermediate chamber C can be equalized, and the back pressure can be stably maintained in the space F on the front end rear surface side.
  • the through-hole 54 is formed in the extending portion 52 of the first backup ring 5, the through-hole 54 is connected to the intermediate chamber C, so that the refrigerant that has passed through the first lip 4 is quickly intermediated. It is designed to enter room C.
  • first lip 4 is a rubber lip seal and the second lip 7 is a PTFE (polytetrafluoroethylene) lip seal
  • first lip 4 can allow a refrigerant to pass therethrough, and the second lip 7
  • the refrigerant can be prevented from leaking to the atmosphere side A, so that the back pressure applied to the front end portion rear side space F can be reliably held.
  • first backup ring 5 and the skeleton ring 6 have the plurality of through holes 54 and 64 formed in the circumferential direction, a large amount of refrigerant can be reliably supplied from the many through holes to the front-end rear space F. Can be sent to
  • the back pressure is uniformly applied to the front end rear side space F in the circumferential direction. Can be given.
  • a lip-type shaft sealing device according to a second embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same components as those shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the first backup ring 5 is provided inside the leg 43X of the first lip 4X along the longitudinal direction of the leg 43X.
  • a through hole 54 is formed in the extending portion 52 of the first backup ring 5, but a through hole is not formed in the leg 62X of the skeleton ring 6X.
  • a space defined by the leg 43X of the first lip 4X, the second lip 7, and the shaft 2 is defined as an intermediate chamber C '.
  • a lip-type shaft sealing device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same components as those shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • a groove 44 ⁇ / b> Y is formed on the inner diameter side of the leg 43 ⁇ / b> Y of the first lip 4 ⁇ / b> Y as communication means extending in the axial direction and concave in the outer diameter direction. It has an opening width of a predetermined dimension and is formed so as to be evenly distributed in the circumferential direction. Further, no through hole is formed in the extending portion 52Y of the first backup ring 5Y and the leg portion 62Y of the skeleton ring 6Y. Note that a through-hole may be formed in the extension portion 52Y or the leg portion 62Y.
  • the pressure inside the cabin L increases instantaneously, in addition to the first path P1 described in the first embodiment, the pressure quickly passes through a path that passes through the leg 43Y, the groove 44Y, and the front-end rear space F in this order. Since the refrigerant reaches the front end portion rear side space F and the internal pressure rises, the load on the sliding portion 42aY of the front end portion 42Y with respect to the shaft 2 can be reduced in response to the pressure increase inside the machine L.
  • a lip-type shaft sealing device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same components as those shown in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • a groove 55 ⁇ / b> Z is formed on the outer diameter side of the first backup ring 5 ⁇ / b> Z as communication means extending in the axial direction and concave in the inner diameter direction from the extending portion 52 ⁇ / b> Z to the terminal end portion 53 ⁇ / b> Z.
  • the groove 55Z has an opening width of a predetermined dimension in the circumferential direction, and is formed so as to be evenly distributed in the circumferential direction.
  • no through hole is formed in the extending portion 52Z of the first backup ring 5Z and the leg portion 62Z of the skeleton ring 6Z. Note that a through hole may be formed in the extension 52Z or the leg 62Z.
  • the pressure in the inboard side L rises momentarily, in addition to the first path P1 described in the first embodiment, the pressure quickly passes through a path passing through the leg 43, the groove 55Z, and the front end space F in the order. Since the refrigerant reaches the front end portion rear side space F and the internal pressure rises, the load on the sliding portion 42a of the front end portion 42 with respect to the shaft 2 can be reduced in response to the increase in the pressure inside the machine L.
  • the through hole 54 is formed at one place in a cross-sectional view.
  • the present invention is not limited to this, and the strength of the first backup ring 5 itself is significantly impaired. It may be formed in two or more places as long as it is not present.
  • the through-hole 64 is formed at one position in the leg portion 62 of the skeleton ring 6 in a cross-sectional view.
  • the present invention is not limited to this, and two holes are provided as long as the strength of the skeleton ring 6 itself is not significantly impaired. It may be formed as described above.
  • the first lip 4 is described as a rubber member such as hydrogenated nitrile rubber, nitrile rubber, fluorine rubber, ethylene propylene rubber, but is not limited thereto. Any material can be used as long as it can seal the shaft.
  • the second lip 7 is described as a member made of PTFE, the present invention is not limited to this. Any material may be used as long as the material has no permeability to the refrigerant and can seal the refrigerant.
  • lip-type shaft sealing device has been described as including two seal lips, the present invention is not limited to this, and may include three or more lips.

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Abstract

第一リップが冷媒を透過させ得るという性質を利用して、機内側の圧力による第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できるリップ型軸封装置を提供する。　金属製のリップ支持体５，６に保持される機内側Ｌの第一リップ４と、大気側Ａの第二リップ７とにより、相対的に回転する軸２とハウジング３との間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置１であって、第一リップ４は、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、リップ支持体５，６と第一リップ４との少なくともいずれか一方には、第一リップ４の先端部背面側空間Ｆに向けて冷媒を通過させる連通手段５４，６４が形成されている。

Description

リップ型軸封装置
　本発明は、リップ型軸封装置に関する。
　流体の漏洩を防止する軸封装置として、流体の圧力を利用して所期の密封性能を得るためリップ型軸封装置が用いられている。例えば、カーエアコンを構成するコンプレッサに用いられるリップ型軸封装置は、弾性を有するゴムにより形成されるシールリップの先端の摺動部を軸に摺接させることで、機内側の冷媒の大気側への漏洩を防止している。
　このような、コンプレッサのリップ型軸封装置の一例として特許文献１には、機内側のシールリップである第一リップにより、機内側の冷媒を軸封している。さらに、第一リップよりも大気側に第二リップが備えられており、冷媒の軸封性が高められている。第一リップは金属製のリップ支持体によって保持され、第二リップとユニット化されてリップ型軸封装置が組み立てられている。具体的には、リップ支持体は、第一リップの機内側の冷媒の圧力を受ける面の背後を支持するバックアップリングと、第一リップの外径側のハウジングへの装着固定部位となる本体部に設けられ第一リップの強度を確保するケース体と、によって構成されている。
　このようなリップ型軸封装置にあっては、第一リップの先端部と軸との間を僅かに機内側の冷媒が通過しても、第二リップが冷媒の大気側への漏洩を防止することから、第一リップの先端部背面側空間には僅かに冷媒が溜まるようになっている。一般に機内側は冷媒の圧力が高く、第一リップの摺動部がこの冷媒の圧力により軸に対して内径側に押されることになるが、前述のように第一リップの先端部背面空間に内圧が発生すると、先端部を外径側に押し返す応力がはたらき、摺動部の軸に対する負荷を一部緩和できるようになっている。
特開２００９－２４５４１号公報（第５頁、第２図）
　しかしながら、第一リップの先端部背面側空間に侵入する冷媒の量は僅かであるため、先端部背面側空間に十分な内圧が立たず、第一リップの摺動部が軸に対して内径側に強い応力を抑えることができないのが現状であり、第一リップの軸に対する摺動部に負荷がかかり、リップ型軸封装置の寿命が短くなる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、第一リップが冷媒を透過させ得るという性質を利用して、機内側の圧力による第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できるリップ型軸封装置を提供するものである。
　前記課題を解決するために、本発明のリップ型軸封装置は、
　金属製のリップ支持体に保持される機内側の第一リップと、大気側の第二リップとにより、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置であって、
　前記第一リップは、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、
　前記リップ支持体と前記第一リップとの少なくともいずれか一方には、前記第一リップの先端部背面側空間に向けて前記冷媒を通過させる連通手段が形成されている。
　これよれば、機内側の冷媒がリップ支持体の連通手段を介して先端部背面側空間に到達しやすくなるため、先端部背面側空間で立つ内圧が大きくなり、機内側の圧力と先端部背面側空間の内圧との差圧を小さくでき、第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できる。
　好適には、前記連通手段は、前記リップ支持体に形成され、機内側から前記第一リップの先端部背面側空間に連通する貫通孔である。
　これによれば、リップ型軸封装置の構造を簡略化できる。
　好適には、前記リップ型軸封装置には、前記リップ支持体と、前記第二リップと、前記軸と、により区画される中間室が形成されており、該中間室は、前記先端部背面側空間と連続している。
　これによれば、中間室に冷媒を溜めておくことができるため、中間室に発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間において安定して背圧を保持できる。
　好適には、前記貫通孔が形成された前記リップ支持体は、外径に沿って延びる基部と、前記軸に沿う延設部とを備えるバックアップリングであり、前記貫通孔は前記延設部に形成されている。
　これによれば、貫通孔が中間室に繋がっているため、第一リップを透過した冷媒が迅速に中間室に入り込むようになっている。
　好適には、前記第一リップはゴム製のリップシールであり、前記第二リップはPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールである。
　これによれば、第一リップに冷媒を透過させることができ、第二リップにより冷媒の大気側への漏洩を防止できるので、先端部背面側空間に与える背圧を確実に保持できることになる。
　好適には、前記リップ支持体は、周方向に亘って複数の前記貫通孔が形成されている。
　これによれば、多数の貫通孔から先端部背面側空間に多量の冷媒を確実に送ることができる。
　好適には、前記リップ支持体は、周方向に亘って前記貫通孔が等配して形成されている。
　これによれば、周方向に偏りなく先端部背面側空間に背圧を与えることができる。
本発明の実施例１におけるリップ型軸封装置を示す断面図である。 機内側から先端部背面側空間への冷媒の経路及び第一リップの摺動部にかかる圧力を拡大して示す断面図である。 本発明の実施例２におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。 本発明の実施例３におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。 本発明の実施例４におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。
　本発明に係るリップ型軸封装置を実施するための形態を実施例１に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係るリップ型軸封装置につき、図１～２を参照して説明する。以下、図１の紙面前方側を正面とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準とし、左側を大気側Ａ、右側を機内側Ｌ、上側を外径側、下側を内径側として説明する。
　図１に示されるように、リップ型軸封装置１は、第一リップ４及び第二リップ７と、これら第一リップ４及び第二リップ７の強度補助及び移動規制の役割を担う第一バックアップリング５、第二バックアップリング８及び骨格リング６と、から主に構成されおり、これらをユニット化したものをハウジング３内に装着することで軸２とハウジング３との環状隙間をシールし、機内側Ｌの冷媒の漏洩を防ぐ。冷媒としては、HCFC、HFCのような代替フロンや、炭酸ガス等が使用される。なお、第一バックアップリング５は本発明のバックアップリング、リップ支持体であり、骨格リング６は本発明のリップ支持体である。
　第一リップ４は水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム製の部材であり、外径側にある本体部４１と、該本体部４１から機内側Ｌに延びる脚部４３と、該脚部４３の内径側にある先端部４２と、によって主に構成されている。第一リップ４の本体部４１は、第二リップ７、第一バックアップリング５及び第二バックアップリング８を外径側で包囲している。本体部４１には断面視倒立略Ｕ字状の金属製の骨格リング６が内設されている。また、脚部４３は機内側Ｌの冷媒の圧力を受ける面の背後側である内径側から第一バックアップリング５の延設部５２によって支持されており、延設部５２に支持されない先端部４２は径方向に動きやすく、先端部４２の摺動部４２ａは軸２に対して摺動するようになっている。尚、先端部４２の背面側に形成され先端部４２と軸２とにより区画される空間を先端部背面側空間Ｆとする。
　第二リップ７はPTFE製の部材であり、内径方向に延びる根部７１と延設部７２とを備えている。根部７１は機内側Ｌに配置される第一バックアップリング５の基部５１と、大気側Ａに配置される第二バックアップリング８とにより、また第一バックアップリング５よりも外径側に位置する第一リップ４の基部４１ｂとにより軸方向で挟まれた状態で保持されている。また、第二リップ７の根部７１の外周及び第二バックアップリング８の外径部８１の外周は、第一リップ４の本体部４１の内径側の環状の嵌合凹部４１ａに当接して、第二リップ７の根部７１及び第二バックアップリング８は、第一リップ４の嵌合凹部４１ａに収容されている。さらに、第一リップ４の基部４１ｂ、第二リップ７の根部７１及び第二バックアップリング８の外径部８１は、骨格リング６の一対の脚部６２，６３によって挟まれて保持されている。また、延設部７２は機内側Ｌに延びており、延設部７２の摺動部７２ａにおいて軸２に対し摺動している。尚、第一リップ４は第二リップ７よりも冷媒の透過性のあるものが好ましい。
　第一バックアップリング５は断面視略Ｓ字状の金属部材であり、外径方向に延び挟持・固定部として機能する基部５１と、該基部５１の内径端から機内側Ｌに延び、軸２に対して小さな角度で傾斜している延設部５２と、該延設部５２の内径端から内径側に延びる終端部５３と、を備えており、延設部５２には、周方向に亘って連通手段としての貫通孔５４が等配して形成されている。また、貫通孔５４の開口は円形状を成すため、第一バックアップリング５自体の強度を保ちやすい。尚、第一バックアップリング５と第二リップ７と軸２とにより区画される空間を中間室Ｃとし、中間室Ｃは先端部背面側空間Ｆと連続している。
　骨格リング６は、基部６１と、該基部６１の機内側Ｌ及び大気側Ａの各端部より内径側へ延びる脚部６２，６３とを備えており、脚部６２には、周方向に亘って連通手段としての貫通孔６４が等配して形成されている。また、貫通孔６４の開口は円形状を成すため、骨格リング６自体の強度を保ちやすい。
　図２を参照して、軸封のメカニズム、主に機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆへの冷媒の流れについて説明する。第一リップ４の先端部４２は冷媒からの圧力を受け回転軸に押し付けられて冷媒の先端部背面側空間Ｆ側への移動を防止している。また、第二リップ７が冷媒の大気側Ａへの漏洩を防止していることから、先端部背面側空間Ｆには、軸２と先端部４２との間を通過した冷媒や第一リップ４の先端部４２のゴム部分を透過した冷媒、いずれも僅かな量の冷媒によって満たされている。以下、前者の軸２と先端部４２との間を通過して先端部背面側空間Ｆに流入する冷媒は相対的に微量またはほぼ一定であるのでその説明を省略する。
　この状態から、機内側Ｌの圧力が上昇すると、冷媒は第一リップ４のゴム部分を一部透過する一方、金属やPTFEを通過し難いため、冷媒はゴム製の第一リップ４を透過し得るが、金属製の第一バックアップリング５及び骨格リング６と、PTFE製の第二リップ７と、を透過し得ない。
　第一リップ４を透過し先端部背面側空間Ｆに至る経路として主に、先端部４２を軸方向に透過して先端部背面側空間Ｆに通過する第１経路Ｐ１と、脚部４３、貫通孔５４、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第２経路Ｐ２と、本体部４１、貫通孔６４、基部４１ｂ、第一バックアップリング５の基部５１と第二リップ７の根部７１との間、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第３経路Ｐ３と、貫通孔５４，６４を通過しないで脚部４３、基部４１ｂ、第一バックアップリング５の基部５１と第二リップ７の根部７１との間、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第４経路Ｐ４（破線矢印）と、の四経路がある。第２経路Ｐ２、第３経路Ｐ３を通る冷媒は、第４経路Ｐ４を通る冷媒に比べ第一リップ４を透過する距離が短いため、第一リップ４を透過して機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆに迅速に通ることができる上、通る量が多い。
　中間室Ｃは先端部背面側空間Ｆよりも空間的に広いことから、上述した四経路を通った冷媒は中間室Ｃに溜められるようになっているため、中間室Ｃに発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間Ｆにおいて安定して背圧を保持できる。先端部背面側空間Ｆにおいて内圧が立つと、機内側Ｌの圧力と先端部背面側空間Ｆの内圧との差圧を低減させ、摺動部４２ａにおいて機内側Ｌから内径側にかかる力と、先端部背面側空間Ｆから外径側にかかり押し返そうとする力とが作用し（図２の白抜矢印を参照）、軸２に対する摺動部４２ａの負荷を低減できる。特に、機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、第１経路Ｐ１に加えて第２経路Ｐ２及び第３経路Ｐ３を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する摺動部４２ａの負荷を低減できる。尚、貫通孔５４，６４は、いずれか一方のみ形成してもよいが、貫通孔５４を通過する第２経路Ｐ２は冷媒が第一リップ４を透過する距離が短いため、貫通孔５４を形成するのが好ましい。
　一方、機内側Ｌの圧力が低下し、先端部背面側空間Ｆの内圧が機内側Ｌの圧力よりも十分に高い状態になると、冷媒が機内側Ｌへ流れ、連動して中間室Ｃの冷媒も先端部背面側空間Ｆを介して機内側Ｌへ流れ、中間室Ｃ及び先端部背面側空間Ｆの圧力が下がる。
　以上説明したように、第一バックアップリング５及び骨格リング６には、機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆに連通する貫通孔５４、６４が形成されていることから、機内側Ｌの冷媒が貫通孔５４、６４を介して先端部背面側空間Ｆに到達しやすくなるため、先端部背面側空間Ｆで立つ内圧が大きくなり、機内側Ｌの圧力と先端部背面側空間Ｆの内圧との差圧を小さくでき、第一リップ４の軸に対する摺動部４２ａへの負荷を低減できる。
　また、中間室Ｃは、第一バックアップリング５と、第二リップ７と、軸２とにより区画・形成され、先端部背面側空間Ｆと連続していることから、中間室Ｃに冷媒を溜めておくことができるため、中間室Ｃに発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間Ｆにおいて安定して背圧を保持できる。
　また、貫通孔５４は、第一バックアップリング５の延設部５２に形成されていることから、貫通孔５４が中間室Ｃに繋がっているため、第一リップ４を透過した冷媒が迅速に中間室Ｃに入り込むようになっている。
　また、第一リップ４はゴム製のリップシールであり、第二リップ７はPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールであることから、第一リップ４に冷媒を透過させることができ、第二リップ７により冷媒の大気側Ａへの漏洩を防止できるので、先端部背面側空間Ｆに与える背圧を確実に保持できることになる。
　また、第一バックアップリング５及び骨格リング６は、周方向に亘って複数の貫通孔５４，６４が形成されていることから、多数の貫通孔から先端部背面側空間Ｆに多量の冷媒を確実に送ることができる。
　また、第一バックアップリング５及び骨格リング６は、周方向に亘って貫通孔５４，６４が等配して形成されていることから、周方向に偏りなく先端部背面側空間Ｆに背圧を与えることができる。
　実施例２に係るリップ型軸封装置につき、図３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図３に示されるように、第一リップ４Ｘの脚部４３Ｘには、該脚部４３Ｘの長手方向に沿うように第一バックアップリング５が内設されている。第一バックアップリング５の延設部５２には、貫通孔５４が形成されているが、骨格リング６Ｘの脚部６２Ｘには、貫通孔が形成されていない。また、第一リップ４Ｘの脚部４３Ｘと第二リップ７と軸２とにより区画される空間を中間室Ｃ’とする。
　機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３Ｘ、貫通孔５４、脚部４３Ｘ、中間室Ｃ’、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２Ｘの摺動部４２ａＸの負荷を低減できる。
　実施例３に係るリップ型軸封装置につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図４に示されるように、第一リップ４Ｙの脚部４３Ｙの内径側には、軸方向に延び外径方向に凹む連通手段としての溝部４４Ｙが形成されており、該溝部４４Ｙは周方向に所定寸法の開口幅を有し、周方向に亘って等配して形成されている。また、第一バックアップリング５Ｙの延設部５２Ｙ及び骨格リング６Ｙの脚部６２Ｙには、貫通孔が形成されていない。尚、延設部５２Ｙまたは脚部６２Ｙに貫通孔が形成されていてもよい。
　機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３Ｙ、溝部４４Ｙ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２Ｙの摺動部４２ａＹの負荷を低減できる。
　実施例４に係るリップ型軸封装置につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図５に示されるように、第一バックアップリング５Ｚの外径側には、延設部５２Ｚから終端部５３Ｚに亘り、軸方向に延び内径方向に凹む連通手段としての溝部５５Ｚが形成されており、該溝部５５Ｚは周方向に所定寸法の開口幅を有し、周方向に亘って等配して形成されている。また、第一バックアップリング５Ｚの延設部５２Ｚ及び骨格リング６Ｚの脚部６２Ｚには、貫通孔が形成されていない。尚、延設部５２Ｚまたは脚部６２Ｚに貫通孔が形成されていてもよい。
　機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３、溝部５５Ｚ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２の摺動部４２ａの負荷を低減できる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、第一バックアップリング５の延設部５２には、貫通孔５４が断面視において一箇所に形成されていると説明したが、これに限らず、第一バックアップリング５自身の強度を著しく損なわない範囲で二箇所以上に形成されていてもよい。
　また、骨格リング６の脚部６２には、貫通孔６４が断面視において一箇所に形成されていると説明したが、これに限らず、骨格リング６自身の強度を著しく損なわない範囲で二箇所以上に形成されていてもよい。
　また、第一リップ４は水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム製の部材であると説明したが、これに限らず、冷媒の透過性を有する素材で、冷媒を軸封できる素材であればよい。
　また、第二リップ７はPTFE製の部材であると説明したが、これに限らず、冷媒の透過性を有さない素材で、冷媒を軸封できる素材であればよい。
　また、リップ型軸封装置は２つのシールリップを備えると説明したが、これに限らず３つ以上備えていてもよい。
１　　　　　　リップ型軸封装置
２　　　　　　軸
３　　　　　　ハウジング
４　　　　　　第一リップ
４Ｘ，４Ｙ　　第一リップ
５　　　　　　第一バックアップリング（バックアップリング、リップ支持体）
５Ｙ，５Ｚ　　第一バックアップリング
６　　　　　　骨格リング（リップ支持体）
７　　　　　　第二リップ
４１　　　　　本体部
４２　　　　　先端部
４２ａ　　　　摺動部
４３　　　　　脚部
４４Ｙ　　　　溝部（連通手段）
５１　　　　　基部
５２　　　　　延設部
５４　　　　　貫通孔（連通手段）
５５Ｚ　　　　溝部（連通手段）
６４　　　　　貫通孔（連通手段）
７２　　　　　延設部
７２ａ　　　　摺動部
Ａ　　　　　　大気側
Ｃ、Ｃ’　　　中間室
Ｆ　　　　　　先端部背面側空間
Ｌ　　　　　　機内側

Claims (7)

  1. 　金属製のリップ支持体に保持される機内側の第一リップと、大気側の第二リップとにより、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置であって、
    　前記第一リップは、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、
    　前記リップ支持体と前記第一リップとの少なくともいずれか一方には、前記第一リップの先端部背面側空間に向けて前記冷媒を通過させる連通手段が形成されているリップ型軸封装置。
  2. 　前記連通手段は、前記リップ支持体に形成され、機内側から前記第一リップの先端部背面側空間に連通する貫通孔である請求項１に記載のリップ型軸封装置。
  3. 　前記リップ型軸封装置には、前記リップ支持体と、前記第二リップと、前記軸と、により区画される中間室が形成されており、該中間室は、前記先端部背面側空間と連続している請求項１または２に記載のリップ型軸封装置。
  4. 　前記貫通孔が形成された前記リップ支持体は、外径に沿って延びる基部と、前記軸に沿う延設部とを備えるバックアップリングであり、前記貫通孔は前記延設部に形成されている請求項３に記載のリップ型軸封装置。
  5. 　前記第一リップはゴム製のリップシールであり、前記第二リップはPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールである請求項１ないし４のいずれかに記載のリップ型軸封装置。
  6. 　前記リップ支持体は、周方向に亘って複数の前記貫通孔が形成されている請求項２に記載のリップ型軸封装置。
  7. 　前記リップ支持体は、周方向に亘って前記貫通孔が等配して形成されている請求項２に記載のリップ型軸封装置。
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