机械密封和游动环制造技术

本发明专利技术的机械密封(100)用于提高游动环(130)和旋转环(110)之间的密封性。其密封转轴(200)和壳体(300)之间的环状间隙，其特征在于，具有：与所述转轴(200)一同旋转的旋转环(110)；与所述壳体(300)固定的固定环(120)；以及在所述转轴(200)的轴向上设置在所述旋转环(110)和所述固定环(120)之间，具有与所述旋转环(110)滑动的滑动部(131)的游动环(130)，利用与旋转环(110)的滑动部(111)滑动的游动环(130)的所述滑动部(131)对密封对象流体进行密封，所述滑动部(131)具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用游动环的机械密封以及游动环。
技术介绍
以往，在机械密封中公知，在与转轴一同旋转的旋转环和与壳体固定的固定环之间之间具有游动环(密封圈)的结构(例如，专利文献1)。游动环在转轴轴向端面一方与旋转环滑动，在另一方与固定环抵接，且并未与任何一个部件固定。因此，游动环在旋转环和固定环之间，在转轴的轴向具有间隙，并会在轴向相对于旋转环和固定环发生移动。在上述轴向移动作用下，游动环与旋转环和固定环之间间隙中的密封对象流体所成的液膜被压缩，因挤压效果(挤入作用)而发生压力。若该所发生的压力大，则挤压面打开，因此必须减少挤破液膜的量，减小挤压面的面积。但是，减小挤压面的面积，在作为与旋转环滑动的游动环的滑动部材料，使用杨氏模量小的软质材料时，则容易变形，因此，若施加于游动环、旋转环以及固定环的压力为高压，则变形过大，发生流体泄漏，另外，由于强度不足，存在变形、破损的危险。因而，作为游动环的滑动部的材料，考虑使用杨氏模量高的碳化硅(SiC)。但是，碳化硅其材质本身欠缺自身润滑性，另外，滑动面宽小，难在表面滞留流体，进而，在滑动对方侧的旋转环的材料也是碳化硅等情形下，容易发生烧损。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2004-293766号公报
技术实现思路
本专利技术目的在于，提高使用游动环的机械密封中游动环与旋转环之间的密封性。为了解决上述课题，本专利技术采用以下技术手段。即，本专利技术的机械密封，其用于密封转轴和壳体之间的环状间隙，其特征在于，具有：与所述转轴一同旋转的旋转环；与所述壳体固定的固定环；以及在所述转轴的轴向上设置在所述旋转环和所述固定环之间，具有与所述旋转环滑动的滑动部的游动环，利用所述滑动部对密封对象流体进行密封，所述滑动部具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。另外，本专利技术的游动环，其是在用于密封转轴和壳体之间的环状间隙的机械密封中所使用的游动环，其被设置在，所述转轴的轴向上与所述转轴一同旋转的旋转环，和与所述壳体固定的固定环之间，并具有与所述旋转环滑动的滑动部，所述游动环的特征在于：利用所述滑动部对密封对象流体进行密封，所述滑动部具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。根据上述结构，在因游动环轴向移动使得旋转环和固定环，与游动环之间接触部位处的液膜被压坏，从而发生压力时，由于有了富有弹性的碳纤维，和承受碳纤维之间的荷重并与对方面接触的碳化硅，因此碳纤维弹性变形，并增大与对方面接触的部位，虽然表面上看面积没有变化，但实际接触面积增大。另外，与相同滑动面宽的其他滑动部件相比，各部位的接触面压均下降，因此能够防止滑动面烧损，并防止因烧损导致的损伤。由于碳纤维本身具有良好的滑动性，因而使得游动环的滑动部处的碳纤维在滑动上得到优异的效果。因此，能够得到良好的滑动性，且得到充分的强度，可提高游动环和旋转环之间的密封性。优选形成有作为多个碳纤维的长度方向朝向大致同方向的集合体的碳纤维束部，碳化硅形成在碳纤维束部所含的碳纤维之间。由于有集合了多个碳纤维的碳纤维束部，因此在纤维间形成具有特定长度的间隙，该间隙起到使流体滞留的功能。也就是说，即使是游动环这样狭窄的滑动面，也可以在间隙中流入或从间隙放出密封对象流体，从而提高润滑性。通过在碳纤维束部的碳纤维间隙中形成碳化硅，由此在接近碳纤维的位置处承受荷重，因此不易对碳化纤维施加荷重。还优选具有设置在一碳纤维束部和与其相邻的另一碳纤维束部之间的非纤维碳。通过使在与碳纤维束部相邻的碳纤维束部之间具有非纤维碳，非纤维碳自身起到自身润滑剂的作用，可进一步提高润滑性。在形成滑动部时进行包覆(wrap)处理，此时由于碳纤维本身的硬度或碳纤维束部中碳化硅的硬度高于非纤维碳的硬度，因此利用包覆处理，对于滑动部来说，使非纤维碳低于碳纤维束部，该部分也起到使流体滞留的功能，提高润滑性。另外，非纤维碳处于低位置，因而在滑动部处，设置在碳纤维间的碳化硅与对方面接触，易于增大实际接触部分。另外，优选形成于所述滑动部的多个所述碳纤维束部随机取向。通过使碳纤维束部随机取向，即使对于游动环这样狭窄的滑动面，也难以在滑动部中形成类似泄漏路径那样的路径，易于使流体滞留在滑动部间。另外，优选在所述滑动部中，碳化硅的比为35％以上且不足85％。通过使碳化硅含有比为规定值以上，可确保提供接触力的碳化硅的量，能够支持荷重，通过使碳化硅含有比不足规定值，可确保在碳化纤维间的间隙中使流体滞留，提高润滑性。另外，优选所述旋转环中，与所述滑动部滑动的部分具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。通过使旋转环侧的滑动部分材料与游动环的滑动部相同，可得到良好的滑动性，能够提高游动环和旋转环之间的密封性。专利技术效果如以上说明，根据本专利技术可提高在使用了游动环的机械密封中，游动环和旋转环之间的密封性。附图说明图1是表示机械密封整体结构的示意剖视图。图2是滑动部的显微镜照片。图3是图2的放大部分照片。图4是利用本实施例制作的试样的滑动部显微镜照片。具体实施方式下面结合附图，根据实施方式详细说明用于实施本专利技术的实施方式。其中，对于实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，除非有特别的特定记载，否则均不构成对本专利技术范围的限定。(本实施例)＜本实施例的机械密封的结构＞结合图1，对本专利技术实施例(以下，称为“本实施例”)的机械密封的整体结构进行说明。图1是表示本实施例的机械密封的整体结构的示意剖视图。在本实施例中，对使用1个机械密封的单层密封结构进行说明，但也可以将本专利技术应用于使用两个机械密封的双层密封结构。机械密封用于密封转轴和壳体之间的环状间隙。如图1所示，本实施例的机械密封100具有：与转轴200一同旋转的环状的旋转环110；与壳体300固定的环状的固定环(静止环)120；以及设置在旋转环110和固定环120之间的环状的游动环(密封圈)130。机械密封100还具有环状的套筒140，该套筒140具有内周面与转轴200外周面固定的圆筒部141；和从圆筒部141向转轴200的径向外侧延伸，用于保持旋转环110的保持部142。机械密封100还具有弹簧150，其作为对固定环120向游动环130施力的施力部件。为了在周向均匀地对固定环120向游动环130施力，在周向以等间隔设置多个弹簧150。图1是由垂直于转轴200的轴向方向，且含弹簧150的剖面所截取的剖视图。旋转环110作为转轴200的轴向(以下，简称为“轴向”)一方端部，具有与游动环130滑动的滑动部111。滑动部111中，与游动环130接触的轴向上端面为滑动面111a。固定环120作为轴向一方端面，具有与游动环130抵接并挤压的挤压面120a。游动环130在轴向上旋转环110和固定环120之间，并未与其他部件固定。游动环130具有与旋转环110的滑动部111滑动的滑动部131。滑动部131为轴向向旋转环110突出的部分的前端部。滑动部131中，与旋转环110接触的轴向上的端面为滑动面131a。游动环130具有与固定环120的挤压面120a抵接并被挤压的被挤压部132。被挤压部132为轴向上向固定环120突出的部分的前端部。游动环130随着转轴200旋转而与旋转的旋转环110滑动，但被从壳体300突出设置的作为转动限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械密封，其用于密封转轴和壳体之间的环状间隙，其特征在于，具有：与所述转轴一同旋转的旋转环；与所述壳体固定的固定环；以及在所述转轴的轴向上设置在所述旋转环和所述固定环之间，具有与所述旋转环滑动的滑动部的游动环，利用所述滑动部对密封对象流体进行密封，所述滑动部具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 JP 2014-1519751.一种机械密封，其用于密封转轴和壳体之间的环状间隙，其特征在于，具有：与所述转轴一同旋转的旋转环；与所述壳体固定的固定环；以及在所述转轴的轴向上设置在所述旋转环和所述固定环之间，具有与所述旋转环滑动的滑动部的游动环，利用所述滑动部对密封对象流体进行密封，所述滑动部具有多个碳纤维，和设置在所述多个碳纤维之间的碳化硅。2.如权利要求1所述机械密封，其特征在于：形成有作为所述多个碳纤维的长度方向朝向大致同方向的集合体的碳纤维束部，所述碳化硅形成在所述碳纤维束部所含的所述碳纤维之间。3.如权利要求2所述机械密封，其特征在于：还具有设置在一所述碳纤维束部和与其相邻的另一所述碳纤维束...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳泽隆，高桥秀和，
申请(专利权)人：伊格尔工业股份有限公司，日本伊格尔博格曼有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP