專利名稱：板刷密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對比如壓縮機、燃?xì)廨啓C、冷凍機、泵等的旋轉(zhuǎn)軸與插設(shè)有該旋轉(zhuǎn)軸的外殼間進(jìn)行密封的板刷密封裝置。尤其是涉及使密封部的自由端側(cè)的漂浮部相對于旋轉(zhuǎn)軸的周面傾斜而產(chǎn)生漂浮力，以減小滑動時摩擦的板刷密封裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)，有美國專利第6343792號說明書。本專利中公開的是圖21所示的板刷密封裝置100。該圖21是將呈方形的薄板彎曲成圓弧狀，形成板刷(又稱薄片)109，同時沿旋轉(zhuǎn)軸120的圓周面排列成環(huán)狀體。并且，利用環(huán)狀體的板刷109將高壓側(cè)區(qū)域P1和低壓側(cè)區(qū)域P2進(jìn)行遮斷。
該各板刷109，通過錫焊形成的錫焊部105將排列成環(huán)狀的外周面結(jié)合而形成環(huán)狀體。通過該錫焊部105將環(huán)狀體的外周部形成于安裝部104。并借助于該安裝部104安裝在外殼110上。另外，板刷109的低壓側(cè)區(qū)域P2的側(cè)面配置有背板102，并在高壓區(qū)域側(cè)P1的側(cè)面配置有保持板103。利用該背板102和保持板103對板刷109的兩側(cè)進(jìn)行支持，并由背板102對高壓區(qū)域側(cè)P1的被密封流體泄漏進(jìn)行遮斷。同時，通過構(gòu)成環(huán)狀的大量板刷109對從背板102與旋轉(zhuǎn)軸120之間向低壓側(cè)區(qū)域P2泄漏的被封閉流體進(jìn)行密封。
但是，板刷109形成有向旋轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)方向突出的曲面。板刷109具有剛性，故板刷109的自由端面與旋轉(zhuǎn)軸120的外周面的間隔做成較大，以此進(jìn)行游嵌合。因該間隙大，會降低被密封流體的密封能力。另外，由于板刷109彎曲成圓弧狀，排列成自由端朝向旋轉(zhuǎn)軸120的中心側(cè)的形狀，因此，一旦板刷109的剛性變大，則難以彈性變形。受旋轉(zhuǎn)軸120的振動等的影響，當(dāng)板刷109的自由端與旋轉(zhuǎn)軸120抵接時往往會使板刷109的滑動面磨損。
又由于板刷109的壁厚很厚，為0.1mm，并且，板刷109的排列面間的間隙被狹小地排列成層疊狀態(tài)，因此，有時會降低板刷109的自由度而使彈性變形惡化。特別是當(dāng)板刷密封裝置100為小直徑時，因板刷109的縱向長度變短，故失去了作為板刷109的彈性力，促使板刷109磨損，加大間隙，有時會降低密封能力。
而且，作為本發(fā)明的其他相關(guān)技術(shù)，有一種圖22所示的板刷密封裝置100。安裝有該板刷109的板刷密封裝置100與圖21的板刷密封裝置100的結(jié)構(gòu)相同。在與板刷109的旋轉(zhuǎn)軸120的外周面相對的嵌合面上，朝旋轉(zhuǎn)方向形成有段狀的臺階130。該臺階130的深度為尺寸H’。但由于該臺階130形成于板刷109的厚度為0.1mm那樣薄的厚度尺寸內(nèi)。因此臺階130的尺寸太小。這樣，即使被密封流體作用于小的臺階130，要想使板刷109從旋轉(zhuǎn)軸120浮起，因微小的段差而困難。
另外，為了在板刷109的自由端面形成臺階130，若加大板刷109的厚度，則相對于板刷109的剛性而言，從被密封流體的浮力大小方面考慮，要想使板刷109從旋轉(zhuǎn)軸120的圓周面浮起，則是困難的。并且，在該薄的板刷109上進(jìn)行臺階130的加工，因是微小的加工，故加工困難。會使臺階130的加工成本上升，增加板刷109的制作成本。
作為本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)，在美國專利第6343792號說明書中另有一種技術(shù)。該另一種技術(shù)是圖23所示的板刷密封裝置。該圖23所示的板刷密封裝置與圖21的板刷密封裝置100的結(jié)構(gòu)基本相同。在圖23所示的板刷密封裝置中，板刷109嵌入外殼110的槽內(nèi)。并且，在板刷109的軸向中途形成臺階130。因該臺階130在板刷109寬度的中途形成，故要想利用軸向的被密封流體壓力使板刷109浮起是困難的。
如上所述，圖21至圖23表示沿著排列面將0.1mm那樣厚的板刷109層疊成環(huán)狀體，如此結(jié)構(gòu)的板刷密封裝置100通過層疊而增大板刷109的剛性。這樣，即使板刷109與旋轉(zhuǎn)軸120滑動，板刷也難以通過彈性變形來減小摩擦力。
并且，板刷密封體由彎曲成與旋轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)方向相反的圓弧狀的板刷109構(gòu)成，該板刷密封體，依靠被密封流體的作用力借助于設(shè)置在板刷109上的臺階130從旋轉(zhuǎn)軸120浮起的力并不充分。該臺階130也單純是在薄的板刷109上設(shè)置了微小的段差，故難以發(fā)揮浮力。板刷109的磨損對策不充分。并且，該臺階130也是在極薄的薄板上進(jìn)行加工，故該加工困難。
本發(fā)明是為了解決上述各種問題的，其所需解決的技術(shù)課題在于，利用被密封流體的壓力使與密封部的旋轉(zhuǎn)軸相對的密封板從旋轉(zhuǎn)軸浮起以減小摩擦，同時利用密封部產(chǎn)生的被密封流體的壓力來提高密封能力。另外，容易制作設(shè)有浮力裝置的密封板，降低制作成本。
本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的。與其適用的技術(shù)手段具有以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的板刷密封裝置，是在嵌合并相對轉(zhuǎn)動的一方的零件上安裝有安裝部，對一方的零件與另一方的零件之間進(jìn)行密封的板刷密封裝置，包括將薄板且方形的密封板圍繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行排列、在形成環(huán)狀體的外周具有安裝部而在內(nèi)周具有密封部的板刷密封體；以及在板刷密封體的被密封流體的作用側(cè)的相反面具有的背板，密封部的各密封板在外周側(cè)具有遮斷部，同時具有內(nèi)周側(cè)的密封板的排列面相對于旋轉(zhuǎn)軸的周面使第2傾斜角度彎曲成0度～40度的范圍的漂浮部(也稱漂浮板)。
本發(fā)明的板刷密封裝置中，由于由薄板構(gòu)成的漂浮部的自由端部相切的旋轉(zhuǎn)軸的周面的位置或近接的旋轉(zhuǎn)軸的周面位置的相切面(線)，被傾斜成0度～40度的第2傾斜角度θ，因此，一旦被密封流體浸入密封部的密封板的排列面間，則被背板所遮斷，被密封流體朝漂浮部的方向流動。另外，所謂一方的零件是指外罩和外殼之類的保持旋轉(zhuǎn)軸的零件。旋轉(zhuǎn)軸是另一方的零件，未必限定于旋轉(zhuǎn)軸，只要是相對移動的相對零件即可。
并且，被密封流體的壓力作用于由旋轉(zhuǎn)軸的周面和漂浮部所形成的截面三角狀的空間，因此，漂浮部從旋轉(zhuǎn)軸的周面以微小的間隔浮起。這樣，若漂浮部從旋轉(zhuǎn)軸的周面浮起，則被密封流體從漂浮部的自由端向旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向前方的密封板的排列面間流動。并且，在漂浮部的自由端與旋轉(zhuǎn)軸的周面之間可形成微小的間隙，同時隨著漂浮部的自由端側(cè)的壓力上升，密封部的背板的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)軸的周面間側(cè)的排列面間的壓力也上升，可有效防止被密封流體從背板的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)軸的周面間的間隙泄漏至低壓側(cè)區(qū)域。這樣，漂浮板具有可防止與旋轉(zhuǎn)軸周面的磨損的效果。另外，使漂浮部的排列面間的壓力上升，具有可提高密封能力的效果。
附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明實施例1的板刷密封裝置的軸向截面的半剖視圖。
圖2是圖1所示的板刷密封體和背板的主視圖。
圖3是圖2的安裝部的局部放大的主視圖。
圖4是圖1的IV-IV的剖視圖。
圖5是圖1的V-V的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例2的板刷密封體的徑向截面的局部剖視圖。
圖7是從自由端部(內(nèi)徑)側(cè)看圖6的板刷密封體的俯視圖。
圖8是表示本發(fā)明實施例3的板刷密封體的徑向截面的局部剖視圖。
圖9是從自由端部(內(nèi)徑)側(cè)看圖8的板刷密封體的俯視圖。
圖10將本發(fā)明實施例4的板刷密封體、在相當(dāng)于圖1的IV-IV的徑向上切成截面的局部剖視圖。
圖11是將本發(fā)明實施例4的板刷密封體、在相當(dāng)于圖1的V-V的徑向上切成截面的局部剖視圖。
圖12是從自由端部(內(nèi)徑)看圖5的密封部的漂浮板的俯視圖。
圖13是表示被密封流體的壓力作用于圖12的漂浮板的狀態(tài)的各壓力分布、漂浮力分布的圖。
圖14是表示被密封流體的壓力作用于圖7的密封部的漂浮板的狀態(tài)的各壓力分布、漂浮力分布的圖。
圖15是表示圖12的第1漂浮裝置的變形例的第2漂浮裝置的俯視圖。
圖16是表示被密封流體的壓力作用于圖15的密封部的漂浮板的狀態(tài)的各壓力分布和漂浮力分布的圖。
圖17是表示圖12的第1漂浮裝置的又一變形例的第3漂浮裝置的俯視圖。
圖18是表示被密封流體的壓力作用于圖17的密封部的漂浮板的狀態(tài)的各壓力分布和漂浮力分布的圖。
圖19是表示本發(fā)明的密封板的實施例，是形成密封部的第1和第2傾斜角度的密封板的側(cè)視圖。
圖20是表示本發(fā)明的密封板的另一實施例，形成密封部的第1和第2傾斜角度的密封板的側(cè)視圖。
圖21是本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的板刷密封裝置的立體圖。
圖22是本發(fā)明的另一相關(guān)技術(shù)的板刷密封裝置的立體圖。
圖23是本發(fā)明相的又一相關(guān)技術(shù)的板刷密封裝置的立體圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例的板刷密封裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。以下的圖紙是根據(jù)設(shè)計圖作成的。
圖1是本發(fā)明的板刷密封裝置1的實施例1。以下參照圖1至圖5對實施例1進(jìn)行說明。
圖1是為了將燃?xì)廨啓C的外殼50與旋轉(zhuǎn)軸60的間隙劃分成高壓P1側(cè)和低壓P2側(cè)而將板刷密封裝置1安裝在外殼50上狀態(tài)的半剖視圖。另外，圖2是表示在圖1的板刷密封裝置1上設(shè)置的板刷密封體2和背板16用的主視圖。圖3是圖2的板刷密封體2的安裝部4的局部放大表示的主視圖。圖4是表示圖1的IV-IV截面的剖視圖。另外，圖5是表示圖1的V-V截面的剖視圖。
圖1中，旋轉(zhuǎn)軸60留有間隙地嵌合在用假想線所示的外殼50的孔內(nèi)。該旋轉(zhuǎn)軸60與外殼50相對轉(zhuǎn)動。板刷密封體2如圖2所示形成。該板刷密封體2是將薄板的密封板3朝旋轉(zhuǎn)軸60的旋轉(zhuǎn)方向N傾斜，沿著旋轉(zhuǎn)軸60的周圍排列成環(huán)狀體。在該板刷密封體2的外周形成有安裝部4，同時在內(nèi)周側(cè)形成有密封部6。如圖19和圖20所示，該密封板3的傾斜形成有2段的傾斜角度。
在密封部6中，如圖19和圖20所示，密封板3的安裝部4側(cè)的遮斷部(以下稱為遮斷板)3A，以密封板3的自由端作為座標(biāo)，相對于旋轉(zhuǎn)軸60周面的相切面(線)方向H形成第1傾斜角度θ1。該第1傾斜角度θ1大于第2傾斜角度θ。另外，在密封部6中，密封板3的自由端側(cè)的漂浮部(以下稱為漂浮板)3B，相對于旋轉(zhuǎn)軸60周面的相切面(線)方向H形成在0度～45度范圍內(nèi)的第2傾斜角度θ。最好是第2傾斜角度θ形成0度～40度。
如圖1所示，該安裝部4是將板刷密封體2、背板16和保持板15通過粘接部20A成為一體化，將外周部形成固定部20，將固定部20安裝在設(shè)于外殼50的槽部51中。另外，通過焊接形成一體化的外周的安裝部4，也可不由背板16支持而是直接安裝在外殼50的環(huán)狀槽部51中。也可在圖2的板刷密封體2與背板16一體化的狀態(tài)下安裝于外殼50的槽部51。
在該板刷密封體2的內(nèi)周側(cè)，將密封板3重疊，環(huán)狀體的內(nèi)周形成密封部6。該密封部6中的密封板3，從彎曲的位置起，安裝部4側(cè)形成了遮斷板3A，從彎曲的位置起，自由端部側(cè)形成了漂浮板3B。各漂浮板3B以小的角度，將排列面與旋轉(zhuǎn)軸60的外周面的相切面(線)方向H配置成接觸狀態(tài)或接近狀態(tài)。而且，通過密封部6有效地對在外殼50與旋轉(zhuǎn)軸60之間流動的被密封流體進(jìn)行密封。
該板刷密封體2是將由圖19和圖20所示的薄板構(gòu)成的1片密封板3，沿旋轉(zhuǎn)軸60的圓周面傾斜成2段地重疊排列成環(huán)狀體。在該密封板3的安裝部4形成圖3所示的將板厚朝排列面方向彎曲成圓弧狀或半圓狀、整個寬度構(gòu)成條狀的空間部(連續(xù)凸部)5。該空間部5形成2條，但也可是1條或3條。該空間部5的條數(shù)，為了使安裝部4一體化、也可從沿著空間部5的接合線對密封板3的側(cè)面進(jìn)行焊接的焊接強度進(jìn)行計算來設(shè)定。另外，各空間部5的高度尺寸，應(yīng)形成為密封部6中的漂浮板3B的排列面成為相互接觸或接近狀態(tài)。同時，密封部6中的漂浮板3B的排列面與旋轉(zhuǎn)軸60也成為接觸或接近狀態(tài)。
根據(jù)各密封部6的密封板3的排列后的排列面間的間隔大小，發(fā)揮對被密封流體進(jìn)行密封的效果。另外，該各密封板3的排列面的間隔，應(yīng)構(gòu)成為旋轉(zhuǎn)軸60等與密封部6抵接時容易彈性變形。若將該各密封板3的排列面間的間隔變窄，則發(fā)揮密封效果。反之，可撓性變差。另外，若增大各密封板3的排列面間的間隔，則可撓性提高，但密封能力下降。由此，將密封板的厚度朝自由端部的方向逐漸減薄就能得到好的結(jié)果。另外，這一結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容后述。
也可如上所述將板刷密封體2的環(huán)狀體單體地安裝在外殼50的槽部51內(nèi)，對被密封流體進(jìn)行密封。另外，當(dāng)外殼50上具有與背板16相當(dāng)?shù)呐_階部面時，可由單體的環(huán)狀體安裝板刷密封體2。但是，為了提高板刷密封裝置1的密封能力，可在被密封流體作用的相反側(cè)設(shè)置環(huán)板狀的背板16。環(huán)板狀的背板16，在外周部16A的接合面設(shè)置有安裝部4卡合的安裝槽部16A1。另外，背板16的內(nèi)周部16C留有間隙地與旋轉(zhuǎn)軸60嵌合。該內(nèi)周部16C的內(nèi)徑面比旋轉(zhuǎn)軸60的外周面大，形成不會接觸的內(nèi)徑尺寸。背板16的背面16B在支持板刷密封體2的同時，起到對從板刷密封體2的各密封板3的排列面間泄漏的被密封流體進(jìn)行遮斷的作用。
相對于板刷密封體2，與背板16對稱配置的保持板15，與背板16的安裝槽部16A1相同地在接合面上設(shè)置安裝槽部15A。該安裝槽部15A也與安裝部4卡合，對安裝部4進(jìn)行保持。將該背板16與保持板15相對的接合面的外周部分焊接，形成粘結(jié)部20A，將外周部整體形成固定部20。另外，背板16與保持板15的接合面之間借助O形環(huán)接合，不用對背板16和保持板15的外周部進(jìn)行焊接，也可形成固定部20。將該背板16和保持板15接合的固定部20嵌入外殼50的槽部51內(nèi)，用螺栓等進(jìn)行保持。
圖2表示板刷密封體2的結(jié)構(gòu)。具體來講，雖已有前述，但圖19和圖20的呈長方形的薄板的密封板3是朝旋轉(zhuǎn)軸60的旋轉(zhuǎn)方向N，安裝成具有θ1及θ角度的圓弧狀或傾斜成2段，同時沿著周向重疊，排列狀態(tài)形成環(huán)狀體。如圖3所示，從各板刷密封體2的安裝部4的側(cè)面，沿著連接空間部5的厚壁的接合線從側(cè)面進(jìn)行焊接，形成2條的結(jié)合部7。該圖3所示的空間部5在安裝部4的整個寬度上朝排列面方向突出，同時成為了朝寬度方向連續(xù)形成的連續(xù)凸部。
若將該空間部5形成在安裝部4的兩端，則可從安裝部4的側(cè)面進(jìn)行焊接，故也可將中間間斷地形成。而且，空間部5也可不用進(jìn)行彎曲加工，將密封板3利用蝕刻等化學(xué)處理隆成凸?fàn)?、或利用熔接隆起凸部，也能發(fā)揮同樣的功能。圖2和圖3所示的各連續(xù)凸部(稱為空間部)5的高度，其尺寸是成為內(nèi)周側(cè)的第2連續(xù)凸部(稱為空間部)5的高度比最外周側(cè)的第1連續(xù)凸部(稱為空間部)5低，各密封板3排列成環(huán)狀時，將間隔設(shè)定成漂浮板3B的自由端側(cè)的排列面相互輕微接觸或接近的狀態(tài)。
圖4的密封部6中的密封板3與圖19所示的密封板3一樣，將密封板3的自由端側(cè)的漂浮板3B彎曲成第2傾斜角度θ。密封部6是將各遮斷板3A的排列面間形成第1間隙H1。并且，在與該第1間隙H1相通的漂浮板3B的排列面與旋轉(zhuǎn)軸60的周面之間，形成截面三角形的第2間隙H2。圖4表示圖1的密封部6中的IV-IV截面的各漂浮板3B。即，各漂浮板3B在傾斜成第2傾斜角度θ的狀態(tài)下排列。該密封板3中的漂浮板3B的自由端部與旋轉(zhuǎn)軸60的周面傾斜成輕微接觸或接近的狀態(tài)。
圖5表示圖1的密封部6中漂浮板3B的V-V截面，整體結(jié)構(gòu)大致與圖4相同。在該漂浮板3B的自由端部，切割成圖12所示的長方形凹部，形成第1漂浮裝置16A。利用設(shè)于該漂浮板3B上的第1漂浮裝置16A，從第2間隙H2與前方的第2間隙H2連通。該漂浮板3B的自由端側(cè)的排列面間的間隔，形成相互輕微接觸或接近的尺寸。漂浮板3B的自由端部與旋轉(zhuǎn)軸60的周面輕微接觸或接近。并且，從第1間隙H1流入的被密封流體向第2間隙H2流出，通過第1漂浮裝置10A時使漂浮板3B從旋轉(zhuǎn)軸60的周面快速地漂浮。
圖13表示作用于該漂浮板3B的被密封流體的壓力狀態(tài)。即，密封板3中的漂浮板3B的推壓力，以PA的壓力分布作用于旋轉(zhuǎn)軸60的周面，而利用被密封流體的壓力作用于漂浮板3B的壓力，則以均一的壓力分布PB作用于漂浮板3B使其浮起。由此，漂浮板3B可在寬度方向不傾斜，形成均一的第2間隙H2。另外，作用于漂浮板3B的漂浮力分布U按照第1漂浮裝置10A的寬度，將均一的力作為浮力從旋轉(zhuǎn)軸60的周面朝分離方向作用于漂浮板3B。
密封板3的第1傾斜角度θ1由旋轉(zhuǎn)軸60的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)軸60的偏心的大小、進(jìn)而由旋轉(zhuǎn)軸60的搖擺狀態(tài)來決定。該密封板3的第1傾斜角度θ1相對于徑向設(shè)計成50度～90度范圍。該密封板3形成長方形。并且，該密封板3的長方形的長度，設(shè)計成安裝部4為5mm～10mm，密封部為30mm～50mm的范圍內(nèi)。另外，采用了寬度為3mm～10mm范圍內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)。另外，密封板3的厚度使用了0.05mm～0.5mm，最好是0.08mm～0.3mm的結(jié)構(gòu)。該尺寸是根據(jù)板刷密封裝置1的大小設(shè)定的，直徑越大，密封板3的尺寸相應(yīng)也就形成得越大。另外，被密封流體的壓力越高，寬度尺寸也就形成得越大。另外，密封板3使用鋼板、不銹鋼板、鎳基的合金板、陶瓷板等的材質(zhì)。
圖6和圖7的板刷密封裝置1表示第2實施例。圖7是從圖6的板刷密封體2的內(nèi)周看的局部俯視圖。圖6所示的板刷密封裝置1，除了與圖1或圖2部分不同之外，其余結(jié)構(gòu)基本相同。下面對兩發(fā)明中的結(jié)構(gòu)不同點作出說明。圖6所示的板刷密封體2與圖4所示的密封部6中的漂浮板3B的排列結(jié)構(gòu)大致相同。在該板刷密封體2中，如圖7所示，在漂浮板3B的自由端部未設(shè)置切口，被密封流體作用于密封部6時，若被密封流體作用于漂浮板3B，則漂浮板3B僅以薄板形式產(chǎn)生漂浮裝置。即，相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面，將漂浮板3B排列成0度～45度的第2傾斜角度θ，最好是0度～40度的第2傾斜角度θ。由此，漂浮板3B與旋轉(zhuǎn)軸60的周面接觸期間形成了楔形的空間。
并且，密封部6中各自排列的漂浮板3B的自由端部的排列面，排列成與相對的漂浮板3B的排列面輕微接合的狀態(tài)。在該密封部6的排列狀態(tài)下，若被密封流體作用于第1間隙H1，則被密封流體的壓力作用于楔形空間的第2間隙H2。依靠作用于該第2間隙H2的壓力，使漂浮板3B從旋轉(zhuǎn)軸60的周面漂浮。圖14表示作用于該漂浮板3B的被密封流體的壓力分布。由此，漂浮板3B始終從旋轉(zhuǎn)軸60的周面漂浮，與旋轉(zhuǎn)軸60的周面形成非接觸狀態(tài)，可防止摩擦。又由于漂浮板3B相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面以排列面對置，故即使對于旋轉(zhuǎn)軸60的偏心也容易彈性變形，也可減小摩擦。
圖8和圖9的板刷密封裝置1表示第3實施例。圖9是從內(nèi)周側(cè)看圖8的密封部6的俯視圖。圖8所示的板刷密封體2與圖5所示的板刷密封體2的結(jié)構(gòu)基本相同。為了明確該兩發(fā)明的結(jié)構(gòu)不同點，圖8是圖5的A部放大圖。
該圖8的板刷密封體2與圖5的板刷密封體2的不同之點在于，在漂浮板3B的排列中，每隔1個設(shè)置第1漂浮裝置10A。在漂浮板3B上每隔1個設(shè)置第1漂浮裝置10A的結(jié)構(gòu)，當(dāng)從第1間隙H1流入第2間隙H2的被密封流體通過設(shè)于漂浮板3B的第1漂浮裝置10A時，在該漂浮板3B漂浮的同時，通過第1漂浮裝置10A，對置的無第1漂浮裝置10A的漂浮板3B也漂浮。這是在依靠作用于截面三角形的第2間隙H2的壓力與第1漂浮裝置10A共同配合下進(jìn)行的。并且，漂浮板3B與旋轉(zhuǎn)軸60的周面形成非接觸狀態(tài)，不產(chǎn)生摩擦，故也可防止磨損。
圖10和圖11的板刷密封裝置1表示第4實施例。圖10的板刷密封體2是表示相當(dāng)于圖1的IV-IV截面的漂浮板3B的排列。圖11是表示相當(dāng)于圖1的V-V截面的漂浮板3B的排列。圖10中，整體結(jié)構(gòu)也與圖1所示的板刷密封體2基本相同。該圖10的板刷密封體2中，與圖4不同之處在于，密封板3是朝自由端部的方向逐漸形成減薄。其余結(jié)構(gòu)與圖4的板刷密封體2的結(jié)構(gòu)相同。
圖11所示的密封板3是朝自由端部的方向逐漸形成減薄，同時在漂浮板3B的自由端部設(shè)置有漂浮裝置10。其余結(jié)構(gòu)與圖5的結(jié)構(gòu)相同。由于該密封板3是朝自由端部側(cè)逐漸形成減薄，故可減薄漂浮板3B的壁厚，提高彈性變形。由此，漂浮板3B容易彈性變形，可發(fā)揮漂浮裝置10的效果。又由于可減薄漂浮板3B，也就可以加厚遮斷板3A的厚度，故可減小密封部6的排列面間的第1間隙H1間的尺寸，可提高密封部6的密封能力。這樣，通過形成密封部6的遮斷板3A，可省略遮斷被密封流體的背板16。
圖12是表示設(shè)有第1漂浮裝置10A的密封部6內(nèi)周的俯視圖。該圖12所示的漂浮板3B是圖5和圖11的板刷密封體2中采用的結(jié)構(gòu)。圖13是作用于設(shè)有圖12所示的第1漂浮裝置10A的漂浮板3B的各自的壓力分布。壓力分布PA是依靠密封板3的彈性力和被密封流體的壓力作用于旋轉(zhuǎn)軸60的周面方向的壓力。使該漂浮板3B向外方漂浮的漂浮力是漂浮力分布U或被密封流體作用的壓力分布PB。因漂浮力全面且均一地作用于該漂浮板3B，故相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面可形成微小的間隙。由此，利用微小的間隙可防止漂浮板3B的滑動所引起的磨損，并可利用微小的間隙提高密封能力。
圖14是作用于圖6和圖7的板刷密封體2的各自的壓力分布。圖14的壓力分布PA是依靠密封板3的彈性力和被密封流體的壓力作用于旋轉(zhuǎn)軸60的周面的壓力。使該漂浮板3B向外方漂浮的漂浮力是漂浮力分布U或被密封流體作用的壓力分布PB。該漂浮力分布U因壓力小，故使漂浮板3B與旋轉(zhuǎn)軸60的周面之間形成微小的間隙。并且，力可全面且均一地作用于該漂浮板3B。由此，使密封部6與旋轉(zhuǎn)軸60的周面的密封能力優(yōu)良。又由于壓力分布PA是高壓P1側(cè)區(qū)域為高，故這一點也能使對被密封流體進(jìn)行密封的密封能力優(yōu)良。
圖15是設(shè)于密封部6的漂浮板3B上的漂浮裝置10的另一例。圖15所示的第2漂浮裝置10B是圖12所示的第1漂浮裝置10A的變形例。該第2漂浮裝置10B的壓力分布如圖16所示。圖16的壓力分布PA和壓力分布PB與圖13的壓力分布PA和壓力分布PB的形態(tài)大致類似。但是，漂浮力分布U是越向低壓P2側(cè)區(qū)域越高。由此，在該第2漂浮裝置10B中，因漂浮板3B的高壓P1側(cè)區(qū)域的間隙變狹，故可提高對被密封流體進(jìn)行密封的密封能力。
圖17是設(shè)于密封部6的漂浮板3B上的漂浮裝置10的又一例。圖17所示的第3漂浮裝置10C是圖12所示的第1漂浮裝置10A的變形例。圖18的壓力分布PA和壓力分布PB與圖16的壓力分布PA和壓力分布PB的形態(tài)大致類似。漂浮力分布U是在第3漂浮裝置10C的整個面上形成均一的壓力分布。這樣，漂浮板3B相對于旋轉(zhuǎn)軸的周面形成微小的間隙。并且，利用漂浮板3B的自由端部的切開的殘留的狹小的寬度來發(fā)揮彈性變形。該漂浮力分布U和壓力分布PB中，壓力分布也均一，可防止磨損，并可提高密封能力。另外，漂浮裝置10包含實施例的第1漂浮裝置16A、第2漂浮裝置16B、第3漂浮裝置16C。
在以上的各實施例中，板刷密封體2的安裝部4通過釬焊、電子束、其他的熔接等而一體接合。另外，保持板15的徑向長度，只要是夾持安裝部4并形成固定部20的長度即可，但也可形成接近背板6的徑向長度。在保持板15的徑向長度與該背板16同樣長的場合，板刷密封體2與保持板15之間也可形成密封板3可向旋轉(zhuǎn)軸60的周面移動的空間部。
背板16與保持板15選擇上述材質(zhì)，但最好是根據(jù)外殼50的線膨脹系數(shù)選擇材質(zhì)。比如，也有鎳基的合金、其他非鐵金屬制作的場合。而且，可根據(jù)被密封流體的種類、溫度、或其他應(yīng)用領(lǐng)域的條件選擇各種材質(zhì)。
圖1中，在表示旋轉(zhuǎn)軸60的實線的位置處，自由端部在全周以0.02mm左右的間隔嵌合。虛線是旋轉(zhuǎn)軸60因偏心等進(jìn)行移動的范圍。板刷密封體2由密封部6有效地對被密封流體進(jìn)行密封。該板刷密封裝置1，將密封板3在被密封流體作用的方向上以板寬進(jìn)行排列，因而即使被密封流體的壓力產(chǎn)生作用，也能強有力地進(jìn)行對抗，故密封部6可提高對于高壓力的密封能力，同時對于旋轉(zhuǎn)軸60偏心時的力，因易彈性變形的薄壁對置，并朝旋轉(zhuǎn)方向彎曲成傾斜角度θ地進(jìn)行排列，能自如地應(yīng)對旋轉(zhuǎn)軸60的偏心，可有效地防止滑動引起的摩擦·磨損。
密封部6中的漂浮部3B的自由端側(cè)，因排列面的間隙小，故對于被密封流體的作用能可靠地進(jìn)行密封。通過空間部5的連續(xù)接合，還可有效地防止被密封流體從安裝部4側(cè)向外方泄漏。并且，安裝部4只要將兩側(cè)面的空間部5進(jìn)行焊接即可，故可強化安裝部4的結(jié)合。
下面，對本發(fā)明的其他實施例的發(fā)明進(jìn)行說明。
本發(fā)明的第2實施例的板刷密封裝置1，是漂浮板3B上形成漂浮部3B，在該漂浮部3B的自由端部具有切口狀的漂浮裝置10。
由于在本第2實施例的板刷密封裝置1中，漂浮部3B的自由端部設(shè)置有圖12所示的漂浮裝置10，因此，當(dāng)浸入遮斷部3A的排列面間的被密封流體，在流向漂浮部3B的自由端部側(cè)的同時，從漂浮裝置10流入前方的密封板3的排列面間。此時，被密封流體的壓力起著使漂浮板3B浮起的作用。此時的壓力分布如圖13、圖16、圖18的PB那樣均勻地作用。
另外，此時的漂浮力分布，如圖13、圖16、圖18的U那樣以全面相等的力進(jìn)行作用。由此，漂浮部3B的排列面相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面始終以微小的間隔，以平行的距離的狀態(tài)漂浮。例如，即使旋轉(zhuǎn)軸60偏心，漂浮板3B也相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面始終漂浮，可有效防止摩擦。漂浮板3B從旋轉(zhuǎn)軸60的周面漂浮，起到防止與旋轉(zhuǎn)軸60的周面磨損的效果。并且，通過漂浮裝置10使漂浮部3B的排列面間的壓力上升，可有效地提高密封部6的密封能力。
本發(fā)明的第3實施例的板刷密封裝置1，是在外周的安裝部4的密封板3的排列面間具有保持間隙的空間部5，將內(nèi)周的漂浮板3B的自由端部的排列面與旋轉(zhuǎn)軸60配置成接觸或接近狀態(tài)。
在本第3實施例中發(fā)明的板刷密封裝置1中，將密封板3繞旋轉(zhuǎn)軸60排列成環(huán)狀，則在密封部6側(cè)的密封板3的排列間成為接觸或接近的狀態(tài)下，只是在安裝部4側(cè)形成大直徑，排列面間產(chǎn)生間隙。利用與該排列面間的間隙相對應(yīng)的空間部5的高度，可容易地形成安裝部4的環(huán)狀體。并且，若沿著安裝部4中的空間部5的側(cè)面進(jìn)行焊接，則各密封板3的排列面間的間隙狀態(tài)不會變形，可容易地進(jìn)行結(jié)合。進(jìn)行該結(jié)合的焊接就是離開內(nèi)周側(cè)的自由端部的位置，可防止對漂浮部3B的彈性變形造成影響。
密封部6的安裝部4側(cè)，利用空間部5形成了大的排列面間的間隙，內(nèi)周側(cè)的漂浮部3B的排列面與旋轉(zhuǎn)軸60的周面輕微接觸，故在密封部6的排列面間形成截面呈三角形的空間部。由此，被密封流體容易從遮斷部3A側(cè)的排列面間流向內(nèi)周側(cè)的漂浮部3B的排列面間。并且，被密封流體通過該漂浮部3B與旋轉(zhuǎn)軸60的周面之間，以微小的間隔使漂浮板3B浮起。由此，因漂浮部3B相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面形成非接觸狀態(tài)，故可防止滑動時的摩擦·磨損。另外，利用漂浮部3B的排列面間產(chǎn)生的被密封流體的壓力上升，可提高密封部6的密封能力。
第4實施例中發(fā)明的板刷密封裝置1，是將密封部6的密封板3朝漂浮板3B的自由端部形成逐漸減薄的形狀。
在本實施例4中發(fā)明的板刷密封裝置1中，由于是將密封部6的密封板3朝自由端部形成逐漸減薄的形狀，因此，可提高漂浮部3B的彈性變形，并可提高漂浮部3B的漂浮能力。另外，也可減小密封部6的排列面間的間隙，故可提高密封部6對被密封流體的遮斷(密封)效果。特別是在小直徑的板刷密封體2中，因密封板3的縱向的長度短，通過朝漂浮部3B逐漸減薄，即使密封板3是短的狀態(tài)，也可望獲得提高漂浮部3B的漂浮能力的效果。由此，向漂浮部3B賦于可撓性，可有效防止與旋轉(zhuǎn)軸60的摩擦·磨損。
在第5實施例中發(fā)明的板刷密封裝置1中，漂浮部3B是從漂浮板3B的自由端部起向安裝部4側(cè)切成凹狀的結(jié)構(gòu)。
在第5實施例中發(fā)明的板刷密封裝置1中，由于漂浮部3B是從漂浮板3B的自由端部起切成凹狀的結(jié)構(gòu)，因此，從遮斷部3A的排列面間的間隙流入的被密封流體，流過漂浮板3B作用于漂浮部3B，使其從旋轉(zhuǎn)軸60的周面以均一的距離始終浮起。該壓力分布如圖13的PB那樣均勻地進(jìn)行作用。
另外，漂浮力的分布，如圖13的U那樣以全面相等的力進(jìn)行作用。由此，漂浮部3B的排列面相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面，始終以微小的間隙且平行的距離漂浮。例如，即使旋轉(zhuǎn)軸60偏心，也可使漂浮部3B相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面始終漂浮，可有效防止摩擦·磨損。另外，通過將漂浮部3B的自由端形成コ形，使漂浮力分布均一，可使漂浮部3B相對于旋轉(zhuǎn)軸60的周面形成微小的間隙，可防止摩擦，并可獲得提高密封能力的效果。
以上，對本發(fā)明的特定的實施例進(jìn)行了記載，這些實施例的說明并沒有將發(fā)明的全部進(jìn)行網(wǎng)羅、或本發(fā)明并不局限于所揭示的實施例。當(dāng)然從該實施例可進(jìn)行各種變更和修改。本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種板刷密封裝置，是在嵌合并相對轉(zhuǎn)動的一方零件上安裝有安裝部、對與插設(shè)于所述一方零件的旋轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行密封的板刷密封裝置，其特征在于，包括板刷密封體，其在將薄板且方形的密封板圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸的周面排列成環(huán)狀體的外周具有所述安裝部、而在內(nèi)周具有密封部；以及在與所述板刷密封體的被密封流體產(chǎn)生作用的一側(cè)相反側(cè)的背板，所述密封部的所述各密封板的外周側(cè)形成于遮斷部，并具有漂浮部，其內(nèi)周側(cè)的排列面與所述旋轉(zhuǎn)軸的周面的相切面方向相對且第2傾斜角度(θ)彎曲成0度～40度范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的板刷密封裝置，其特征在于，所述漂浮部是漂浮板，在漂浮板的自由端部具有漂浮裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的板刷密封裝置，其特征在于，在所述安裝部的所述密封板的排列面之間，具有保持間隙的空間部，將所述漂浮板的自由端部的排列面配置成與所述旋轉(zhuǎn)軸接觸或接近的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的板刷密封裝置，其特征在于，所述密封部的所述密封板，其壁厚朝自由端部逐漸減薄。
5.如權(quán)利要求1所述的板刷密封裝置，其特征在于，所述漂浮部，從所述密封部的所述自由端部朝所述安裝部方向切開成凹部狀。
全文摘要
本發(fā)明的板刷密封裝置，可防止密封部中的漂浮部與旋轉(zhuǎn)軸周面的摩擦，并可提高密封能力。在板刷密封裝置中，密封部的各密封板的外周側(cè)形成遮斷板，同時具有漂浮板，其內(nèi)周側(cè)的排列面相對于旋轉(zhuǎn)軸的周面的相切面方向的第2傾斜角度(θ)在0度～40度的范圍內(nèi)朝旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向彎曲。采用本發(fā)明，可提高密封能力，并容易制作設(shè)有浮力裝置的密封板，降低制作成本。
文檔編號F16J15/32GK1573179SQ200410045700
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者河野徹 申請人:翔鷹宇航有限責(zé)任公司, 三菱重工業(yè)株式會社