JPH10292868A - 液体ポンプの軸封機構 - Google Patents
液体ポンプの軸封機構Info
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- JPH10292868A JPH10292868A JP9101348A JP10134897A JPH10292868A JP H10292868 A JPH10292868 A JP H10292868A JP 9101348 A JP9101348 A JP 9101348A JP 10134897 A JP10134897 A JP 10134897A JP H10292868 A JPH10292868 A JP H10292868A
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- stationary ring
- ring
- rotating
- sealing mechanism
- liquid pump
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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
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
- Y10S277/935—Seal made of a particular material
- Y10S277/936—Composite
- Y10S277/938—Carbon or graphite particle or filament
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体ポンプの軸封機構のシール性能を高め
る。 【解決手段】 複数のデータを直線で近似させたとこ
ろ、ｒｐ／Ｄｉ＝０．０７と０．２２に特異点があり、
ｒｐ／Ｄｉが０．２２超ではｒｐ（有効シール面幅）が
大き過ぎてシール性は悪くなることが分かった。 【効果】 シール有効幅比ｒｐ／Ｄｉを０．０７〜０．
２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑えることが
できる。
る。 【解決手段】 複数のデータを直線で近似させたとこ
ろ、ｒｐ／Ｄｉ＝０．０７と０．２２に特異点があり、
ｒｐ／Ｄｉが０．２２超ではｒｐ（有効シール面幅）が
大き過ぎてシール性は悪くなることが分かった。 【効果】 シール有効幅比ｒｐ／Ｄｉを０．０７〜０．
２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑えることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体ポンプの軸封機
構の改良技術に関する。
構の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体ポンプにおいて、ケーシングを貫通
した回転軸を介してケーシング内の液体が外部に洩れる
ことを防止するために軸封機構を設け、この様な軸封機
構には例えば特開昭５５−１００４２１号公報「セラ
ミック摺動装置」、特開平７−１９３４９号公報「摺
動装置」が採用される。
した回転軸を介してケーシング内の液体が外部に洩れる
ことを防止するために軸封機構を設け、この様な軸封機
構には例えば特開昭５５−１００４２１号公報「セラ
ミック摺動装置」、特開平７−１９３４９号公報「摺
動装置」が採用される。
【０００３】上記は、回転部材及び静止部材の一方を
窒化珪素焼結体、他方を炭化珪素焼結体で構成したこと
を特徴とする。上記は、カーボン製の摺動部材とアル
ミナセラミックスの摺動部材を組合わせ、アルミナセラ
ミックスの摺動面の粗さを０．１〜０．３μｍＲａにし
たことを特徴とする。
窒化珪素焼結体、他方を炭化珪素焼結体で構成したこと
を特徴とする。上記は、カーボン製の摺動部材とアル
ミナセラミックスの摺動部材を組合わせ、アルミナセラ
ミックスの摺動面の粗さを０．１〜０．３μｍＲａにし
たことを特徴とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記では、
窒化珪素焼結体と炭化珪素焼結体がともに硬いため、互
いに相手を削りあい、削りかすが発生する。この削りか
すが摺動面に挟まって摩耗を促進し、寿命を縮めるとい
う欠点がある。上記では、摺動部材にアルミナセラミ
ックスを採用したために後述するとおりシール性はそれ
ほど良くないことが分かった。
窒化珪素焼結体と炭化珪素焼結体がともに硬いため、互
いに相手を削りあい、削りかすが発生する。この削りか
すが摺動面に挟まって摩耗を促進し、寿命を縮めるとい
う欠点がある。上記では、摺動部材にアルミナセラミ
ックスを採用したために後述するとおりシール性はそれ
ほど良くないことが分かった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する
ために請求項１は、静止リングを焼成カーボンとし、回
転リングを窒化珪素焼結体とし、前記静止リング内径を
Ｄｉ、静止リングの有効シール面幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉ
をシール有効幅比としたときに、このシール有効幅比が
０．０７〜０．２２の範囲となるようにｒｐを決定した
ことを特徴とする。シール面幅ｒｐが小さ過ぎると、シ
ール切れが起こりやすく漏れ量が大きくなる。一方、シ
ール面幅ｒｐが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くな
り、耐久性が低下する。そこで、シール有効幅比を０．
０７〜０．２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑
えることができる。
ために請求項１は、静止リングを焼成カーボンとし、回
転リングを窒化珪素焼結体とし、前記静止リング内径を
Ｄｉ、静止リングの有効シール面幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉ
をシール有効幅比としたときに、このシール有効幅比が
０．０７〜０．２２の範囲となるようにｒｐを決定した
ことを特徴とする。シール面幅ｒｐが小さ過ぎると、シ
ール切れが起こりやすく漏れ量が大きくなる。一方、シ
ール面幅ｒｐが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くな
り、耐久性が低下する。そこで、シール有効幅比を０．
０７〜０．２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑
えることができる。
【０００６】上記に対して、本発明者等は摺動部材と
してアルミナセラミックスに代る材料を検討し、代替材
料を適度な粗さに仕上げることによりシール性を高める
ことに成功した。すなわち、請求項２は、静止リングを
焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼結体とし、
この回転リングの面粗さを０．０７μｍＲａ〜０．３０
μｍＲａ、より好ましくは０．１０μｍＲａ〜０．２０
μｍＲａ、の範囲にしたことを特徴とする。窒化珪素焼
結体を回転リングの材料とし、回転リングの面粗さを
０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの如くある程度粗
くすることにより、相手部材（焼成カーボン）と馴染ん
でシール性が向上する。
してアルミナセラミックスに代る材料を検討し、代替材
料を適度な粗さに仕上げることによりシール性を高める
ことに成功した。すなわち、請求項２は、静止リングを
焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼結体とし、
この回転リングの面粗さを０．０７μｍＲａ〜０．３０
μｍＲａ、より好ましくは０．１０μｍＲａ〜０．２０
μｍＲａ、の範囲にしたことを特徴とする。窒化珪素焼
結体を回転リングの材料とし、回転リングの面粗さを
０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの如くある程度粗
くすることにより、相手部材（焼成カーボン）と馴染ん
でシール性が向上する。
【０００７】請求項３は、焼成カーボンを、見掛け比重
が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０-6を超
えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤとしたこ
とを特徴とする。上記仕様の焼成カーボンを静止リング
として使用することにより、漏れを更に抑えることがで
きる。
が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０-6を超
えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤとしたこ
とを特徴とする。上記仕様の焼成カーボンを静止リング
として使用することにより、漏れを更に抑えることがで
きる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明の係る軸封機構を
備えた液体ポンプの要部断面図であり、液体ポンプ１
は、静止側のケーシング２に軸受３を介して回転軸４を
取付け、この回転軸４の先端にインペラ５を取付け、回
転軸４を図示せぬ駆動源で廻すことによりインペラ５を
高速回転し、インペラ５の回転中心のクーラントなどの
液体（以下クーラントと記す。）を吸上げて径外方へ吐
出することでクーラントを昇圧するものである。
づいて以下に説明する。図１は本発明の係る軸封機構を
備えた液体ポンプの要部断面図であり、液体ポンプ１
は、静止側のケーシング２に軸受３を介して回転軸４を
取付け、この回転軸４の先端にインペラ５を取付け、回
転軸４を図示せぬ駆動源で廻すことによりインペラ５を
高速回転し、インペラ５の回転中心のクーラントなどの
液体（以下クーラントと記す。）を吸上げて径外方へ吐
出することでクーラントを昇圧するものである。
【０００９】静止側のケーシング２と回転側のインペラ
５との間の隙間７を通ってクーラントの一部が軸受３へ
向うので、次に述べる軸封機構１０を装着する。軸封機
構１０は、ケーシング２にリング１１とともに取付けた
静止リング１２と、インペラ５にリテーナを介して取付
けた回転リング１３とからなる。すなわち、静止リング
１２へ回転リング１３を接触させることで、外から回転
軸４中心へ向うクーラントをシールするというものであ
る。
５との間の隙間７を通ってクーラントの一部が軸受３へ
向うので、次に述べる軸封機構１０を装着する。軸封機
構１０は、ケーシング２にリング１１とともに取付けた
静止リング１２と、インペラ５にリテーナを介して取付
けた回転リング１３とからなる。すなわち、静止リング
１２へ回転リング１３を接触させることで、外から回転
軸４中心へ向うクーラントをシールするというものであ
る。
【００１０】図２は図１の部分拡大図であり、静止リン
グ１２と回転リング１３とを示す。静止リング１２と回
転リング１３との接触面でクーラント１５をシールする
ものであり、静止リング１２のシール部の形状、硬い静
止リング１３側の接触面の粗さを替えるとシール性能に
差が出ることが予想される。図中、Ｄｉは静止リング１
２の内径、ｒｐは有効シール面幅を示す。そこで、本発
明者等は良好な形状、良好な粗さを確認するべく次
の要領で洩れテスト、静止リング（焼成カーボン）の
物性値の確認テストを実施した。
グ１２と回転リング１３とを示す。静止リング１２と回
転リング１３との接触面でクーラント１５をシールする
ものであり、静止リング１２のシール部の形状、硬い静
止リング１３側の接触面の粗さを替えるとシール性能に
差が出ることが予想される。図中、Ｄｉは静止リング１
２の内径、ｒｐは有効シール面幅を示す。そこで、本発
明者等は良好な形状、良好な粗さを確認するべく次
の要領で洩れテスト、静止リング（焼成カーボン）の
物性値の確認テストを実施した。
【００１１】（１）共通試験条件； クーラントの温度 約１２０℃ 液体ポンプの吐出圧数 約２ｋｇｆ／ｃｍ2 液体ポンプの回転数 毎分７，０００回転 １サイクルの構成 ２０分回転、３０分休止の繰り返し テストサイクル回数 ６００サイクル
【００１２】（２）第１形状試験条件； 回転リングの材質 窒化珪素焼結体（Ｓｉ3Ｎ4） 回転リングの幅 ４．５ｍｍ 静止リングの材質 焼成カーボン（ショア硬度１００〜
１２０ＨＳＤ、見掛比重１．５６〜１．６６、膨張係数
２．２×１０-6、曲げ強さ５３．９ＭＰａ熱電導率７．
４Ｗ／ｍＫ） 静止リングの内径Ｄｉ １７〜２０ｍｍ 同有効シール面幅ｒｐ ０．６８〜２．８ｍｍ 接触面圧 約３ｋｇｆ／ｃｍ2
１２０ＨＳＤ、見掛比重１．５６〜１．６６、膨張係数
２．２×１０-6、曲げ強さ５３．９ＭＰａ熱電導率７．
４Ｗ／ｍＫ） 静止リングの内径Ｄｉ １７〜２０ｍｍ 同有効シール面幅ｒｐ ０．６８〜２．８ｍｍ 接触面圧 約３ｋｇｆ／ｃｍ2
【００１３】（３）第１形状試験結果；図３は静止リン
グの有効シール面幅／静止リング内径と漏れ量の関係を
示すグラフであり、横軸はｒｐ／Ｄｉ（静止リングの有
効シール面幅／静止リング内径）、縦軸は６００サイク
ル後の漏れ量（ｃｃ，ｃｍ3）、黒点がデータであり、
複数のデータを直線で近似させたところ、ｒｐ／Ｄｉ＝
０．０７に特異点があり、ｒｐ／Ｄｉが０．０７未満で
はｒｐ（有効シール面幅）が小さ過ぎてシール性は悪く
なることが分かった。
グの有効シール面幅／静止リング内径と漏れ量の関係を
示すグラフであり、横軸はｒｐ／Ｄｉ（静止リングの有
効シール面幅／静止リング内径）、縦軸は６００サイク
ル後の漏れ量（ｃｃ，ｃｍ3）、黒点がデータであり、
複数のデータを直線で近似させたところ、ｒｐ／Ｄｉ＝
０．０７に特異点があり、ｒｐ／Ｄｉが０．０７未満で
はｒｐ（有効シール面幅）が小さ過ぎてシール性は悪く
なることが分かった。
【００１４】（４）第２形状試験条件； 静止リングの内径Ｄｉ １７ｍｍ（一定） 同有効シール面幅ｒｐ ０．５０〜５．０ｍｍ 他の条件は（２）と同一にして実験を行なった。
【００１５】（５）第２形状試験結果；図４は静止リン
グの有効シール面幅／静止リング内径と漏れ量の関係を
示す別のグラフであり、横軸はｒｐ／Ｄｉ（静止リング
の有効シール面幅／静止リング内径）、縦軸は６００サ
イクル後の漏れ量（ｃｃ，ｃｍ3）、黒点がデータであ
り、複数のデータを直線で近似させたところ、ｒｐ／Ｄ
ｉ＝０．０７と０．２２に特異点があり、ｒｐ／Ｄｉが
０．２２超ではｒｐ（有効シール面幅）が大き過ぎてシ
ール性は悪くなることが分かった。
グの有効シール面幅／静止リング内径と漏れ量の関係を
示す別のグラフであり、横軸はｒｐ／Ｄｉ（静止リング
の有効シール面幅／静止リング内径）、縦軸は６００サ
イクル後の漏れ量（ｃｃ，ｃｍ3）、黒点がデータであ
り、複数のデータを直線で近似させたところ、ｒｐ／Ｄ
ｉ＝０．０７と０．２２に特異点があり、ｒｐ／Ｄｉが
０．２２超ではｒｐ（有効シール面幅）が大き過ぎてシ
ール性は悪くなることが分かった。
【００１６】図５（ａ），（ｂ）は潤滑メカニズムの模
式図である。（ａ）は静止リング１２の接触面に傾斜面
１２ａ，１２ｂにて面取りを施し、シール面幅を狭めた
ものであり、クーラント１５に臨む領域が液体潤滑域１
６Ａ、この液体潤滑域１６Ａからある程度の幅が中間潤
滑域１６Ｂとなり、この中間潤滑域１６ＢではＳｉ，
Ｃ，Ｏ，ＨＮの化合物を含む潤滑域、この中間潤滑域１
６Ｂの外側の大気側は固体潤滑域１６Ｃとなる。シール
面が狭くなると、異物を噛んだときにシール切れが簡単
に発生するので潤滑域１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを加えた
シール面幅ｒｐはある程度必要である。
式図である。（ａ）は静止リング１２の接触面に傾斜面
１２ａ，１２ｂにて面取りを施し、シール面幅を狭めた
ものであり、クーラント１５に臨む領域が液体潤滑域１
６Ａ、この液体潤滑域１６Ａからある程度の幅が中間潤
滑域１６Ｂとなり、この中間潤滑域１６ＢではＳｉ，
Ｃ，Ｏ，ＨＮの化合物を含む潤滑域、この中間潤滑域１
６Ｂの外側の大気側は固体潤滑域１６Ｃとなる。シール
面が狭くなると、異物を噛んだときにシール切れが簡単
に発生するので潤滑域１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを加えた
シール面幅ｒｐはある程度必要である。
【００１７】（ｂ）は接触面幅を十分に大きくした場合
であり、液体潤滑域１６Ａと中間潤滑域１６Ｂがほぼ決
まるため、固体潤滑域１６Ｃが過大となる。固体潤滑域
１６Ｃが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くなり、耐
久性が低下する。以上の結果から、窒化珪素の静止リン
グと焼成カーボンの回転リングでシールを構成した場合
には、０．０７〜０．２２の範囲にｒｐ／Ｄｉを納めれ
ば良いことが分かる。
であり、液体潤滑域１６Ａと中間潤滑域１６Ｂがほぼ決
まるため、固体潤滑域１６Ｃが過大となる。固体潤滑域
１６Ｃが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くなり、耐
久性が低下する。以上の結果から、窒化珪素の静止リン
グと焼成カーボンの回転リングでシールを構成した場合
には、０．０７〜０．２２の範囲にｒｐ／Ｄｉを納めれ
ば良いことが分かる。
【００１８】（６）面粗さ試験条件； 回転リングの材質 窒化珪素又はアルミナ 仕上げのための砥粒 ＳｉＣ（炭化珪素）又はダイヤ 砥粒の径 ６μｍ又は９μｍ 仕上げ方式 固定砥粒（砥石又はラッピングフィ
ルム）又は遊離砥粒（ラッピング） 得られた面粗さの表示 ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定され
る「中心平均粗さＲａ」 漏れ量 ６００サイクル後の漏れ量 以上の条件及び結果を表１にまとめた。
ルム）又は遊離砥粒（ラッピング） 得られた面粗さの表示 ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定され
る「中心平均粗さＲａ」 漏れ量 ６００サイクル後の漏れ量 以上の条件及び結果を表１にまとめた。
【００１９】
【表１】
【００２０】実験１〜実験１０まで実施したところ、条
件によって０．５〜８．１ｃｃの漏れ量を記録した。図
６は面粗さと漏れ量の関係を示すグラフであり、横軸は
面粗さ（Ｒａ）、縦軸は漏れ量（ｃｃ／６００サイク
ル）であり、○、△、□などは材質などの区分、添え字
1〜10は表１の実験Ｎｏ．を示す。●6及び黒△5は回転
リングがアルミナであるため、極めて大きな漏れ量を記
録した。○、△、□は回転リングが窒化珪素（Ｓｉ
3Ｎ4）であるため、漏れ量が比較的小さいが、面粗さが
０．１〜０．２μｍＲａで極めて良好なシール性（１．
０ｃｃ未満）を記録した。
件によって０．５〜８．１ｃｃの漏れ量を記録した。図
６は面粗さと漏れ量の関係を示すグラフであり、横軸は
面粗さ（Ｒａ）、縦軸は漏れ量（ｃｃ／６００サイク
ル）であり、○、△、□などは材質などの区分、添え字
1〜10は表１の実験Ｎｏ．を示す。●6及び黒△5は回転
リングがアルミナであるため、極めて大きな漏れ量を記
録した。○、△、□は回転リングが窒化珪素（Ｓｉ
3Ｎ4）であるため、漏れ量が比較的小さいが、面粗さが
０．１〜０．２μｍＲａで極めて良好なシール性（１．
０ｃｃ未満）を記録した。
【００２１】前記図３において漏れ量の最小値は６００
サイクル当り２．０ｃｃであった。そこで、漏れ量の実
用的最小値を２．０ｃｃとして、図６に当てはめると面
粗さは０．０７〜０．３０μｍＲａとなる。そこで、静
止リングを焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼
結体としたとき、この回転リングの面粗さを０．０７μ
ｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲にすることが好まし
い。
サイクル当り２．０ｃｃであった。そこで、漏れ量の実
用的最小値を２．０ｃｃとして、図６に当てはめると面
粗さは０．０７〜０．３０μｍＲａとなる。そこで、静
止リングを焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼
結体としたとき、この回転リングの面粗さを０．０７μ
ｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲にすることが好まし
い。
【００２２】（７）焼成カーボンの最適仕様確認の条
件；静止リングとして、３種（実施例、比較例１、比較
例２）の焼成カーボンを準備し実験を行なった。各例の
物性値は次の通りである。 実施例：見掛比重１．６０、膨張係数２．２×１０-6、
ショア硬度１１０ＨＳＤ。 比較例１：見掛比重１．８５、膨張係数４．０×１
０-6、ショア硬度６５ＨＳＤ、日本カーボン製ＥＧ−５
Ｅ３。 比較例２：見掛比重１．７８、膨張係数４．０×１
０-6、ショア硬度９５ＨＳＤ、日本カーボン製ＨＣ−５
Ｅ３。 他の条件は（２）と同一である。
件；静止リングとして、３種（実施例、比較例１、比較
例２）の焼成カーボンを準備し実験を行なった。各例の
物性値は次の通りである。 実施例：見掛比重１．６０、膨張係数２．２×１０-6、
ショア硬度１１０ＨＳＤ。 比較例１：見掛比重１．８５、膨張係数４．０×１
０-6、ショア硬度６５ＨＳＤ、日本カーボン製ＥＧ−５
Ｅ３。 比較例２：見掛比重１．７８、膨張係数４．０×１
０-6、ショア硬度９５ＨＳＤ、日本カーボン製ＨＣ−５
Ｅ３。 他の条件は（２）と同一である。
【００２３】図７（ａ）〜（ｃ）は焼成カーボンにおけ
る見掛比重、膨張係数、ショア硬度と漏れとの関係を示
すグラフである。（ａ）は横軸が見掛け比重、縦軸が漏
れ量であり、見掛け比重が１．６０の実施例に対して、
見掛け比重がより大きな比較例２及び比較例１は漏れ量
が大きかった。この結果から、見掛け比重が小さいほど
よく、大きくとも前記（２）で使用した値１．６６以下
であることが望ましい。（ｂ）は横軸が膨張係数、縦軸
が漏れ量であり、膨張係数が一番小さい実施例の漏れ量
が最小であった。膨張係数が大きいと、静止シリングの
熱変形が顕著となり、静止リング−回転リング相互間の
クリアランスが不均一になり、シール性が低下すると考
えられる。従って、膨張係数は小さいほどよく、実施例
の２．２以下であることが望ましい。
る見掛比重、膨張係数、ショア硬度と漏れとの関係を示
すグラフである。（ａ）は横軸が見掛け比重、縦軸が漏
れ量であり、見掛け比重が１．６０の実施例に対して、
見掛け比重がより大きな比較例２及び比較例１は漏れ量
が大きかった。この結果から、見掛け比重が小さいほど
よく、大きくとも前記（２）で使用した値１．６６以下
であることが望ましい。（ｂ）は横軸が膨張係数、縦軸
が漏れ量であり、膨張係数が一番小さい実施例の漏れ量
が最小であった。膨張係数が大きいと、静止シリングの
熱変形が顕著となり、静止リング−回転リング相互間の
クリアランスが不均一になり、シール性が低下すると考
えられる。従って、膨張係数は小さいほどよく、実施例
の２．２以下であることが望ましい。
【００２４】（ｃ）は横軸がショア硬度、縦軸が漏れ量
であり、硬度が一番大きな実施例の漏れ量が最小であっ
た。静止リング−回転リング相互間のクリアランスが増
大しにくいからである。そこで静止リングの硬度は１０
０以上が望ましい。
であり、硬度が一番大きな実施例の漏れ量が最小であっ
た。静止リング−回転リング相互間のクリアランスが増
大しにくいからである。そこで静止リングの硬度は１０
０以上が望ましい。
【００２５】以上を総合すると、焼成カーボンは、見掛
け比重が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０
-6を超えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤに
することで、漏れ量をより低くすることができるといえ
る。
け比重が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０
-6を超えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤに
することで、漏れ量をより低くすることができるといえ
る。
【００２６】尚、請求項１においては回転リングの面粗
さは任意であり、請求項２においては静止リングの有効
シール面幅は任意に決めてよい。しかし、静止リングを
焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼結体とし、
前記静止リング内径をＤｉ、静止リングの有効シール面
幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉをシール有効幅比としたときに、
このシール有効幅比が０．０７〜０．２２の範囲となる
ようにｒｐを決定するとともに、回転リングの面粗さを
０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲にすれば、
極めてシール性の良い軸封機構を構成できることは無論
のことである。
さは任意であり、請求項２においては静止リングの有効
シール面幅は任意に決めてよい。しかし、静止リングを
焼成カーボンとし、回転リングを窒化珪素焼結体とし、
前記静止リング内径をＤｉ、静止リングの有効シール面
幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉをシール有効幅比としたときに、
このシール有効幅比が０．０７〜０．２２の範囲となる
ようにｒｐを決定するとともに、回転リングの面粗さを
０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲にすれば、
極めてシール性の良い軸封機構を構成できることは無論
のことである。
【００２７】また、本発明の液体ポンプはクーラントと
称する冷却剤のほか、水ポンプ、油ポンプ、水溶性油剤
ポンプ、薬液ポンプのいづれであってもよい。
称する冷却剤のほか、水ポンプ、油ポンプ、水溶性油剤
ポンプ、薬液ポンプのいづれであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、静止リングを焼成カーボンとし、回
転リングを窒化珪素焼結体とし、前記静止リング内径を
Ｄｉ、静止リングの有効シール面幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉ
をシール有効幅比としたときに、このシール有効幅比が
０．０７〜０．２２の範囲となるようにｒｐを決定した
ことを特徴とする。シール面幅ｒｐが小さ過ぎると、シ
ール切れが起こりやすく漏れ量が大きくなる。一方、シ
ール面幅ｒｐが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くな
り、耐久性が低下する。そこで、シール有効幅比を０．
０７〜０．２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑
えることができる。
する。請求項１は、静止リングを焼成カーボンとし、回
転リングを窒化珪素焼結体とし、前記静止リング内径を
Ｄｉ、静止リングの有効シール面幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄｉ
をシール有効幅比としたときに、このシール有効幅比が
０．０７〜０．２２の範囲となるようにｒｐを決定した
ことを特徴とする。シール面幅ｒｐが小さ過ぎると、シ
ール切れが起こりやすく漏れ量が大きくなる。一方、シ
ール面幅ｒｐが大き過ぎると固体の欠落が発生し易くな
り、耐久性が低下する。そこで、シール有効幅比を０．
０７〜０．２２の範囲に納めることにより、漏れ量を抑
えることができる。
【００２９】請求項２は、静止リングを焼成カーボンと
し、回転リングを窒化珪素焼結体とし、この回転リング
の面粗さを０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲
にしたことを特徴とする。窒化珪素焼結体を回転リング
の材料とし、回転リングの面粗さを０．０７μｍＲａ〜
０．３０μｍＲａの如くある程度粗くすることにより、
相手部材（焼成カーボン）と馴染んでシール性が向上す
る。
し、回転リングを窒化珪素焼結体とし、この回転リング
の面粗さを０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲
にしたことを特徴とする。窒化珪素焼結体を回転リング
の材料とし、回転リングの面粗さを０．０７μｍＲａ〜
０．３０μｍＲａの如くある程度粗くすることにより、
相手部材（焼成カーボン）と馴染んでシール性が向上す
る。
【００３０】請求項３は、焼成カーボンを、見掛け比重
が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０-6を超
えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤとしたこ
とを特徴とする。上記仕様の焼成カーボンを静止リング
として使用することにより、漏れを更に抑えることがで
きる。
が１．６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０-6を超
えず且つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤとしたこ
とを特徴とする。上記仕様の焼成カーボンを静止リング
として使用することにより、漏れを更に抑えることがで
きる。
【図１】本発明の係る軸封機構を備えた液体ポンプの要
部断面図
部断面図
【図２】図１の部分拡大図
【図３】静止リングの有効シール面幅／静止リング内径
と漏れ量の関係を示すグラフ
と漏れ量の関係を示すグラフ
【図４】静止リングの有効シール面幅／静止リング内径
と漏れ量の関係を示す別のグラフ
と漏れ量の関係を示す別のグラフ
【図５】潤滑メカニズムの模式図
【図６】面粗さと漏れ量の関係を示すグラフ
【図７】焼成カーボンにおける見掛比重、膨張係数、シ
ョア硬度と漏れとの関係を示すグラフ
ョア硬度と漏れとの関係を示すグラフ
１…液体ポンプ、２…ケーシング、４…回転軸、５…イ
ンペラ、１０…軸封機構、１２…静止リング、１３…回
転リング、１５…液体（クーラント）。
ンペラ、１０…軸封機構、１２…静止リング、１３…回
転リング、１５…液体（クーラント）。
フロントページの続き (72)発明者 菅野 勝 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 木下 勝春 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 坂田 正保 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 ケーシングを貫通した回転軸を介してケ
ーシング内の液体が外部に洩れることを防止する液体ポ
ンプの軸封機構において、この軸封機構はケーシング側
に取付ける静止リングと回転軸側の回転リングとを接触
させるものであって、静止リングを焼成カーボンとし、
回転リングを窒化珪素焼結体とし、前記静止リング内径
をＤｉ、静止リングの有効シール面幅をｒｐ、ｒｐ／Ｄ
ｉをシール有効幅比としたときに、このシール有効幅比
が０．０７〜０．２２の範囲となるようにｒｐを決定し
たことを特徴とする液体ポンプの軸封機構。 - 【請求項２】 ケーシングを貫通した回転軸を介してケ
ーシング内の液体が外部に洩れることを防止する液体ポ
ンプの軸封機構において、この軸封機構はケーシング側
に取付ける静止リングと回転軸側の回転リングとを接触
させるものであって、静止リングを焼成カーボンとし、
回転リングを窒化珪素焼結体とし、この回転リングの面
粗さを０．０７μｍＲａ〜０．３０μｍＲａの範囲にし
たことを特徴とする液体ポンプの軸封機構。 - 【請求項３】 前記焼成カーボンは、見掛け比重が１．
６６を超えず、熱膨張係数が２．２×１０-6を超えず且
つショア硬度が少なくとも１００ＨＳＤであることを特
徴とした請求項１又は請求項２記載の液体ポンプの軸封
機構。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101348A JPH10292868A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 液体ポンプの軸封機構 |
| US09/057,521 US6098988A (en) | 1997-04-18 | 1998-04-09 | Mechanism for forming a seal around the shaft of a liquid pump |
| NO981675A NO981675L (no) | 1997-04-18 | 1998-04-14 | Anordning for dannelse av en tetning rundt akselen til en vµskepumpe |
| IS4716A IS4716A (is) | 1997-04-18 | 1998-04-16 | Búnaður til að mynda innsigli umhverfis skaft vökvadælu |
| DE69831997T DE69831997T2 (de) | 1997-04-18 | 1998-04-20 | Dichtungsanordnung zur Montage um eine Pumpenwelle |
| EP98303015A EP0872672B1 (en) | 1997-04-18 | 1998-04-20 | Sealing arrangement for mounting around a pump shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9101348A JPH10292868A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 液体ポンプの軸封機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10292868A true JPH10292868A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14298339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9101348A Withdrawn JPH10292868A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 液体ポンプの軸封機構 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6098988A (ja) |
| EP (1) | EP0872672B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10292868A (ja) |
| DE (1) | DE69831997T2 (ja) |
| IS (1) | IS4716A (ja) |
| NO (1) | NO981675L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013085913A (ja) * | 2011-10-22 | 2013-05-13 | San Medical Gijutsu Kenkyusho:Kk | 摺動装置、メカニカルシール、回転装置、ポンプ及び補助人工心臓システム |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0214515D0 (en) * | 2002-06-24 | 2002-08-07 | Crane John Uk Ltd | Seals |
| US6921245B2 (en) | 2003-02-11 | 2005-07-26 | Envirotech Pumpsystems, Inc. | Coaxial seal for a pump |
| AT500162B8 (de) * | 2004-03-09 | 2007-02-15 | Voest Alpine Bergtechnik | Gleitringdichtung |
| US8821140B2 (en) * | 2010-04-29 | 2014-09-02 | Dan Paval | Gear pump |
| JP6422378B2 (ja) * | 2015-03-09 | 2018-11-14 | 日本ピラー工業株式会社 | 端面接触形メカニカルシール |
| CN107859745A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-30 | 合肥常青机械股份有限公司 | 一种双层油液降温的轴密封机械装置 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53148657A (en) * | 1977-05-30 | 1978-12-25 | Mitsubishi Metal Corp | Seat and washer for mechanical seal |
| JPS6029012B2 (ja) * | 1979-01-22 | 1985-07-08 | 京セラ株式会社 | セラミック摺動装置 |
| JPS5850363A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-24 | Taiho Kogyo Co Ltd | メカニカルシ−ル |
| US4934254A (en) * | 1982-05-24 | 1990-06-19 | Clark Eugene V | Face seal with long-wearing sealing surface |
| JPS60136667A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-20 | Uchiyama Mfg Corp | 密封装置 |
| US4681817A (en) * | 1984-12-24 | 1987-07-21 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
| DE8510204U1 (de) * | 1985-04-04 | 1985-07-11 | Ficht GmbH, 8011 Kirchseeon | Mehrteiliger Hubkolben für Brennkraftmaschinen |
| US4693481A (en) * | 1985-05-31 | 1987-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Film-riding shaft seal formed from high-purity silicon nitride |
| JPS62176970A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-08-03 | トヨタ自動車株式会社 | メカニカルシ−ル用焼結セラミツク製スラストワツシヤ |
| US4632150A (en) * | 1985-09-12 | 1986-12-30 | Erie Manufacturing Co. | Water conditioner rotary valve |
| JPH01120486A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-12 | Toshiba Ceramics Co Ltd | メカニカルシール用摺動リング |
| JPH0255273A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Showa Denko Kk | メカニカルシール用炭化珪素焼結体およびそれを用いたメカニカルシール |
| US5037276A (en) * | 1989-04-04 | 1991-08-06 | Flow International Corporation | High pressure pump valve assembly |
| US5249812A (en) * | 1990-03-12 | 1993-10-05 | John Crane Inc. | Barrier seal systems |
| JPH0632646A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-08 | Toshiba Corp | セラミックス摺動部品 |
| DE9215104U1 (de) * | 1992-10-23 | 1993-01-07 | Maag Pump Systems AG, Zürich | Zahnradpumpe |
| US5909879A (en) * | 1993-03-09 | 1999-06-08 | Norton Company | Diamond film coating for mating parts |
| JP3322942B2 (ja) * | 1993-07-01 | 2002-09-09 | 京セラ株式会社 | 摺動装置 |
| DE69503411T2 (de) * | 1994-03-30 | 1998-11-19 | Cummins Engine Co Inc | Dichtung zum mechanischen Abdichten einer Kühlmittelpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine und Verfahren zu deren Herstellung |
| JPH08296746A (ja) * | 1995-04-24 | 1996-11-12 | Eagle Ind Co Ltd | メカニカルシール |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP9101348A patent/JPH10292868A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-04-09 US US09/057,521 patent/US6098988A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-14 NO NO981675A patent/NO981675L/no not_active Application Discontinuation
- 1998-04-16 IS IS4716A patent/IS4716A/is unknown
- 1998-04-20 DE DE69831997T patent/DE69831997T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-20 EP EP98303015A patent/EP0872672B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013085913A (ja) * | 2011-10-22 | 2013-05-13 | San Medical Gijutsu Kenkyusho:Kk | 摺動装置、メカニカルシール、回転装置、ポンプ及び補助人工心臓システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0872672A2 (en) | 1998-10-21 |
| EP0872672A3 (en) | 2000-04-12 |
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| IS4716A (is) | 1998-10-19 |
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| US6098988A (en) | 2000-08-08 |
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| EP0872672B1 (en) | 2005-10-26 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061027 |