機械密封和游動環制造技術

本發明專利技術的機械密封(100)用于提高游動環(130)和旋轉環(110)之間的密封性。其密封轉軸(200)和殼體(300)之間的環狀間隙，其特征在于，具有：與所述轉軸(200)一同旋轉的旋轉環(110)；與所述殼體(300)固定的固定環(120)；以及在所述轉軸(200)的軸向上設置在所述旋轉環(110)和所述固定環(120)之間，具有與所述旋轉環(110)滑動的滑動部(131)的游動環(130)，利用與旋轉環(110)的滑動部(111)滑動的游動環(130)的所述滑動部(131)對密封對象流體進行密封，所述滑動部(131)具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種使用游動環的機械密封以及游動環。
技術介紹
以往，在機械密封中公知，在與轉軸一同旋轉的旋轉環和與殼體固定的固定環之間之間具有游動環(密封圈)的結構(例如，專利文獻1)。游動環在轉軸軸向端面一方與旋轉環滑動，在另一方與固定環抵接，且并未與任何一個部件固定。因此，游動環在旋轉環和固定環之間，在轉軸的軸向具有間隙，并會在軸向相對于旋轉環和固定環發生移動。在上述軸向移動作用下，游動環與旋轉環和固定環之間間隙中的密封對象流體所成的液膜被壓縮，因擠壓效果(擠入作用)而發生壓力。若該所發生的壓力大，則擠壓面打開，因此必須減少擠破液膜的量，減小擠壓面的面積。但是，減小擠壓面的面積，在作為與旋轉環滑動的游動環的滑動部材料，使用楊氏模量小的軟質材料時，則容易變形，因此，若施加于游動環、旋轉環以及固定環的壓力為高壓，則變形過大，發生流體泄漏，另外，由于強度不足，存在變形、破損的危險。因而，作為游動環的滑動部的材料，考慮使用楊氏模量高的碳化硅(SiC)。但是，碳化硅其材質本身欠缺自身潤滑性，另外，滑動面寬小，難在表面滯留流體，進而，在滑動對方側的旋轉環的材料也是碳化硅等情形下，容易發生燒損。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:特開2004-293766號公報
技術實現思路
本專利技術目的在于，提高使用游動環的機械密封中游動環與旋轉環之間的密封性。為了解決上述課題，本專利技術采用以下技術手段。即，本專利技術的機械密封，其用于密封轉軸和殼體之間的環狀間隙，其特征在于，具有：與所述轉軸一同旋轉的旋轉環；與所述殼體固定的固定環；以及在所述轉軸的軸向上設置在所述旋轉環和所述固定環之間，具有與所述旋轉環滑動的滑動部的游動環，利用所述滑動部對密封對象流體進行密封，所述滑動部具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。另外，本專利技術的游動環，其是在用于密封轉軸和殼體之間的環狀間隙的機械密封中所使用的游動環，其被設置在，所述轉軸的軸向上與所述轉軸一同旋轉的旋轉環，和與所述殼體固定的固定環之間，并具有與所述旋轉環滑動的滑動部，所述游動環的特征在于：利用所述滑動部對密封對象流體進行密封，所述滑動部具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。根據上述結構，在因游動環軸向移動使得旋轉環和固定環，與游動環之間接觸部位處的液膜被壓壞，從而發生壓力時，由于有了富有彈性的碳纖維，和承受碳纖維之間的荷重并與對方面接觸的碳化硅，因此碳纖維彈性變形，并增大與對方面接觸的部位，雖然表面上看面積沒有變化，但實際接觸面積增大。另外，與相同滑動面寬的其他滑動部件相比，各部位的接觸面壓均下降，因此能夠防止滑動面燒損，并防止因燒損導致的損傷。由于碳纖維本身具有良好的滑動性，因而使得游動環的滑動部處的碳纖維在滑動上得到優異的效果。因此，能夠得到良好的滑動性，且得到充分的強度，可提高游動環和旋轉環之間的密封性。優選形成有作為多個碳纖維的長度方向朝向大致同方向的集合體的碳纖維束部，碳化硅形成在碳纖維束部所含的碳纖維之間。由于有集合了多個碳纖維的碳纖維束部，因此在纖維間形成具有特定長度的間隙，該間隙起到使流體滯留的功能。也就是說，即使是游動環這樣狹窄的滑動面，也可以在間隙中流入或從間隙放出密封對象流體，從而提高潤滑性。通過在碳纖維束部的碳纖維間隙中形成碳化硅，由此在接近碳纖維的位置處承受荷重，因此不易對碳化纖維施加荷重。還優選具有設置在一碳纖維束部和與其相鄰的另一碳纖維束部之間的非纖維碳。通過使在與碳纖維束部相鄰的碳纖維束部之間具有非纖維碳，非纖維碳自身起到自身潤滑劑的作用，可進一步提高潤滑性。在形成滑動部時進行包覆(wrap)處理，此時由于碳纖維本身的硬度或碳纖維束部中碳化硅的硬度高于非纖維碳的硬度，因此利用包覆處理，對于滑動部來說，使非纖維碳低于碳纖維束部，該部分也起到使流體滯留的功能，提高潤滑性。另外，非纖維碳處于低位置，因而在滑動部處，設置在碳纖維間的碳化硅與對方面接觸，易于增大實際接觸部分。另外，優選形成于所述滑動部的多個所述碳纖維束部隨機取向。通過使碳纖維束部隨機取向，即使對于游動環這樣狹窄的滑動面，也難以在滑動部中形成類似泄漏路徑那樣的路徑，易于使流體滯留在滑動部間。另外，優選在所述滑動部中，碳化硅的比為35％以上且不足85％。通過使碳化硅含有比為規定值以上，可確保提供接觸力的碳化硅的量，能夠支持荷重，通過使碳化硅含有比不足規定值，可確保在碳化纖維間的間隙中使流體滯留，提高潤滑性。另外，優選所述旋轉環中，與所述滑動部滑動的部分具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。通過使旋轉環側的滑動部分材料與游動環的滑動部相同，可得到良好的滑動性，能夠提高游動環和旋轉環之間的密封性。專利技術效果如以上說明，根據本專利技術可提高在使用了游動環的機械密封中，游動環和旋轉環之間的密封性。附圖說明圖1是表示機械密封整體結構的示意剖視圖。圖2是滑動部的顯微鏡照片。圖3是圖2的放大部分照片。圖4是利用本實施例制作的試樣的滑動部顯微鏡照片。具體實施方式下面結合附圖，根據實施方式詳細說明用于實施本專利技術的實施方式。其中，對于實施方式中所記載的構成部件的尺寸、材質、形狀及其相對配置等，除非有特別的特定記載，否則均不構成對本專利技術范圍的限定。(本實施例)＜本實施例的機械密封的結構＞結合圖1，對本專利技術實施例(以下，稱為“本實施例”)的機械密封的整體結構進行說明。圖1是表示本實施例的機械密封的整體結構的示意剖視圖。在本實施例中，對使用1個機械密封的單層密封結構進行說明，但也可以將本專利技術應用于使用兩個機械密封的雙層密封結構。機械密封用于密封轉軸和殼體之間的環狀間隙。如圖1所示，本實施例的機械密封100具有：與轉軸200一同旋轉的環狀的旋轉環110；與殼體300固定的環狀的固定環(靜止環)120；以及設置在旋轉環110和固定環120之間的環狀的游動環(密封圈)130。機械密封100還具有環狀的套筒140，該套筒140具有內周面與轉軸200外周面固定的圓筒部141；和從圓筒部141向轉軸200的徑向外側延伸，用于保持旋轉環110的保持部142。機械密封100還具有彈簧150，其作為對固定環120向游動環130施力的施力部件。為了在周向均勻地對固定環120向游動環130施力，在周向以等間隔設置多個彈簧150。圖1是由垂直于轉軸200的軸向方向，且含彈簧150的剖面所截取的剖視圖。旋轉環110作為轉軸200的軸向(以下，簡稱為“軸向”)一方端部，具有與游動環130滑動的滑動部111。滑動部111中，與游動環130接觸的軸向上端面為滑動面111a。固定環120作為軸向一方端面，具有與游動環130抵接并擠壓的擠壓面120a。游動環130在軸向上旋轉環110和固定環120之間，并未與其他部件固定。游動環130具有與旋轉環110的滑動部111滑動的滑動部131。滑動部131為軸向向旋轉環110突出的部分的前端部。滑動部131中，與旋轉環110接觸的軸向上的端面為滑動面131a。游動環130具有與固定環120的擠壓面120a抵接并被擠壓的被擠壓部132。被擠壓部132為軸向上向固定環120突出的部分的前端部。游動環130隨著轉軸200旋轉而與旋轉的旋轉環110滑動，但被從殼體300突出設置的作為轉動限制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械密封，其用于密封轉軸和殼體之間的環狀間隙，其特征在于，具有：與所述轉軸一同旋轉的旋轉環；與所述殼體固定的固定環；以及在所述轉軸的軸向上設置在所述旋轉環和所述固定環之間，具有與所述旋轉環滑動的滑動部的游動環，利用所述滑動部對密封對象流體進行密封，所述滑動部具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.25 JP 2014-1519751.一種機械密封，其用于密封轉軸和殼體之間的環狀間隙，其特征在于，具有：與所述轉軸一同旋轉的旋轉環；與所述殼體固定的固定環；以及在所述轉軸的軸向上設置在所述旋轉環和所述固定環之間，具有與所述旋轉環滑動的滑動部的游動環，利用所述滑動部對密封對象流體進行密封，所述滑動部具有多個碳纖維，和設置在所述多個碳纖維之間的碳化硅。2.如權利要求1所述機械密封，其特征在于：形成有作為所述多個碳纖維的長度方向朝向大致同方向的集合體的碳纖維束部，所述碳化硅形成在所述碳纖維束部所含的所述碳纖維之間。3.如權利要求2所述機械密封，其特征在于：還具有設置在一所述碳纖維束部和與其相鄰的另一所述碳纖維束...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳澤隆，高橋秀和，
申請(專利權)人：伊格爾工業股份有限公司，日本伊格爾博格曼有限公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP