机械密封件技术领域
本发明涉及例如作为泵等的轴封装置而使用的机械密封件。
背景技术
一直以来，作为机械密封件的一种，公知有如下机械密封件：如图4(a)所示，一种
对欲从滑动面的外周朝向内周方向泄漏的高压流体侧的被密封流体进行密封的形式的内
置形式的机械密封件，圆环状的旋转侧滑动环53和圆环状的固定侧滑动环55利用沿轴向对
该固定侧滑动环55进行施力的螺旋波形弹簧58以及波纹管57而在通过抛光等镜面加工后
的滑动面S彼此紧密接触滑动，其中，旋转侧滑动环53设为在使高压流体侧的泵叶轮(省略
图示)驱动的旋转轴50侧经由套筒51以及静环套(cup gasket)52能够与该旋转轴50一体旋
转的状态，固定侧滑动环55以非旋转状态并且能够轴向移动的状态经由盒体56内的波纹管
57设于泵的外壳54(以下，称作“现有技术1”。例如，参照专利文献1。)。该现有技术1的机械
密封件的静环套(カップガスケット)52由橡胶等弹性材料形成，截面形状形成为大致L字状。
并且，公知有如下机械密封件：基本的密封构造与图4(a)所示的现有技术1相同，
但如图5所示，安装于套筒51与旋转侧滑动环53之间的静环套59并未围至旋转侧滑动环53
的背面和套筒51的径向的部分，截面形成为大致I字状(以下，称作“现有技术2”。例如，参照
专利文献2以及3。)。
然而，近几年，所使用的流体的条件要求比以往更严格，例如汽车发动机冷却用水
泵中，为了减少油耗，正要求流体的温度为高温，并且流体的压力为高压。这样的状况下，在
现有技术1的构造中，由于在滑动面的外周侧存在高压流体，所以因如箭头所示那样从外周
侧对静环套52的高压流体侧的面作用径向的压力、并且静环套52由橡胶等的弹性材料形成
以及厚度均匀，而有静环套52整体缓缓向低压流体侧(大气侧)脱落的问题。而且，若静环套
52一旦开始向低压流体侧脱落，则对旋转侧滑动环53的背面作用的背压增大，且对静环套
52的夹持力降低，从而加剧静环套52的脱落，进而不会变成在中途停止脱落的情况。
作为该问题的第一对策，有如图4(b)所示在旋转侧滑动环53的高压流体侧(外周
侧)安装静环套52、并在轴向密封部A1密封由此减小径向的压力的影响的方法，但产生滑动
面S的滑动发热的散热性降低的问题。
并且，作为第二对策，考虑如图4(c)所示，相比套筒51与旋转侧滑动环53之间的轴
向的密封部的间隙t，将静环套52的径向部52a的壁厚设定为更厚，即使如箭头所示那样地
从外周侧对静环套52作用径向的压力，径向部52a卡在间隙t，由此难以脱落，但产生旋转侧
滑动环53本身的轴向尺寸变大的问题。
并且，图5所示的现有技术2中，由于基于静环套59的密封部A位于套筒51和静环套
59的轴向部，所以对静环套59作用如箭头所示那样地从高压流体侧朝向低压流体侧(大气
侧)的轴向的压力、以及作用于旋转侧滑动环53的背面的背压增大、对静环套59的夹持力降
低，从而静环套59向低压流体侧脱离、或者仅旋转侧滑动环53和静环套59向固定侧滑动环
55移动，滑动面S的滑动变得不稳定，进而产生引起流体泄漏的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-74226号公报
专利文献2：日本特开2012-184843号公报
专利文献3：日本特开平6-11047号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了解决现有技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种机械密封
件，不使针对滑动发热的散热性降低、并且不使轴向的尺寸扩大，防止了安装于旋转轴侧的
套筒与旋转侧滑动环之间的静环套的朝低压流体侧的脱落。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，第一，本发明的机械密封件是一种内装式的机械密封件，具备
固定于旋转轴的套筒和固定于外壳的盒体，在上述套筒经由静环套设有旋转侧滑动环，并
在上述盒体设有以与上述旋转侧滑动环对置的方式滑动的固定侧滑动环，并且在上述旋转
侧滑动环与固定侧滑动环的滑动面的外径侧存在高压流体，上述机械密封件的特征在于，
上述旋转侧滑动环具有内径侧且背面侧的拐角部被切割为锥状而成的切割部，且截面形成
为大致五边形，上述静环套以横跨上述旋转侧滑动环的内径侧以及上述背面侧的方式安
装，由与上述旋转侧滑动环的内径侧和上述套筒的内筒部接触的轴向部、以及与上述旋转
侧滑动环的背面侧和上述套筒的径向部接触的径向部构成，且截面形成为大致L字形状，并
且面向上述切割部的拐角部形成为沿着上述切割部的形状，上述静环套的拐角部的厚度t
设定为比上述旋转侧滑动环的内径侧与上述套筒的内筒部之间的间隙d大。
根据该特征，与在旋转侧滑动环的高压流体侧设置静环套的情况相比不使针对滑
动发热的散热性降低，并且与将静环套的径向部的壁厚设定为较厚的情况相比不使轴向的
尺寸扩大，就能够实现防止静环套向低压流体侧脱落。
并且，由于旋转侧滑动环具有内径侧且背面侧的拐角部被切割为锥状而成的切割
部，且截面形成为五边形，所以能够不对密封性能产生影响地使旋转侧滑动环轻型化。
并且，由于静环套由轴向部以及径向部构成，且截面形成为大致L字形状，所以能
够将旋转侧滑动环的滑动面相反方向的轴力保持为恒定的大小，能够可靠地夹持静环套的
径向部，从而能够有助于防止静环套向低压流体侧脱落。
并且，由于静环套的拐角部的厚度设定为比旋转侧滑动环的内径侧与套筒的内筒
部之间的间隙大，所以能够在物理上防止静环套向低压流体侧脱落。
并且，即使在万一静环套的轴向部破损了的情况下，静环套也不会向低压流体侧
脱落，从而能够维持密封性。
并且，第二，本发明的机械密封件是一种内装式的机械密封件，具备固定于旋转轴
的套筒和固定于外壳的盒体，在上述套筒经由静环套设有旋转侧滑动环，并在上述盒体设
有以与上述旋转侧滑动环对置的方式滑动的固定侧滑动环，并且在上述旋转侧滑动环与固
定侧滑动环的滑动面的外径侧存在高压流体，上述机械密封件的特征在于，上述旋转侧滑
动环具有内径侧且背面侧的拐角部被切割为向内侧凹陷的形状而成的切割部，且截面形成
为大致六边形，上述静环套以横跨上述旋转侧滑动环的内径侧以及上述背面侧的方式安
装，由与上述旋转侧滑动环的内径侧和上述套筒的内筒部接触的轴向部、以及与上述旋转
侧滑动环的背面侧和上述套筒的径向部接触的径向部构成，且截面形成为大致L字形状，并
且面向上述切割部的拐角部形成为沿着上述切割部的形状，上述静环套的拐角部的厚度t
设定为比上述旋转侧滑动环的内径侧与上述套筒的内筒部之间的间隙d大。
根据该特征，除了上述第一特征所具有的效果之外，由于具有容易增大静环套的
拐角部的最大厚度的优点，所以能够更进一步防止静环套向低压流体侧脱落。
并且，第三，是一种外装式的机械密封件，具备固定于旋转轴的套筒和固定于外壳
的盒体，在上述套筒经由静环套设有旋转侧滑动环，并在上述盒体设有以与上述旋转侧滑
动环对置的方式滑动的固定侧滑动环，并且在上述旋转侧滑动环与固定侧滑动环的滑动面
的内径侧存在高压的被密封流体，上述机械密封件的特征在于，上述旋转侧滑动环具有外
径侧且背面侧的拐角部被切割为锥状而成的切割部，且截面形成为五边形，或者具有外径
侧且背面侧的拐角部被切割为向内侧凹陷的形状而成的切割部，且截面形成为大致六边
形，上述静环套以横跨上述旋转侧滑动环的背面侧以及上述套筒的外筒部的方式安装，由
与上述旋转侧滑动环的外径侧和上述套筒的外筒部接触的轴向部、以及与上述旋转侧滑动
环的背面侧和上述套筒的外筒部接触的径向部构成，且截面形成为大致L字形状，并且面向
上述切割部的拐角部形成为沿着上述切割部的形状，上述静环套的拐角部的厚度t设定为
比上述旋转侧滑动环的背面侧与上述套筒的径向部之间的间隙d大。
根据该特征，能够得到具备上述第一特征或者上述第二特征所具有的效果的外装
式的机械密封件。
发明的效果如下。
本发明起到以下那样的优异的效果。
(1)与在旋转侧滑动环的高压流体侧设置静环套的情况相比不使针对滑动发热的
散热性降低，并且与将静环套的径向部的壁厚设定为较厚的情况相比不使轴向的尺寸扩
大，就能够防止静环套向低压流体侧脱落。
(2)并且，由于旋转侧滑动环具有内径侧且滑动面的相反侧的拐角部被切割为锥
状而成的切割部，且截面形成为五边形，所以能够不对密封性能产生影响地使旋转侧滑动
环轻型化。
(3)并且，由于静环套由轴向部以及径向部构成，且截面形成为大致L字形状，所以
能够将旋转侧滑动环的滑动面相反方向的轴力保持为恒定的大小，能够可靠地夹持静环套
的径向部，从而能够有助于防止静环套向低压流体侧脱落。
(4)并且，由于静环套的拐角部的厚度设定为比旋转侧滑动环的内径侧与套筒的
内筒部之间的间隙大，所以能够在物理上防止静环套向低压流体侧脱落。
(5)由于旋转侧滑动环具有内径侧且滑动面的相反侧的拐角部被切割为向内侧凹
陷的形状而成的切割部，且截面形成为大致六边形，所以具有容易增大静环套的拐角部的
最大厚度的优点，从而能够更进一步防止静环套向低压流体侧脱落。
(6)能够得到与内装式的机械密封件同等的外装式的机械密封件。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的机械密封件的主要部分的纵剖视图。
图2是表示本发明的实施例2的机械密封件的主要部分的纵剖视图。
图3是表示本发明的实施例3的机械密封件的主要部分的纵剖视图。
图4是表示现有技术1的机械密封件的主要部分的纵剖视图。
图5是表示现有技术2的机械密封件的主要部分的纵剖视图。
具体实施方式
以下参照附图，基于实施例举例表示说明用于实施该发明的方式。但是，对于该实
施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等，只要没有特别明确的记载，并
不只限定于此。
(实施例1)
参照图1，对本发明的实施例1的机械密封件进行说明。
此外，本发明用于内装式以及外装式中任一种机械密封件，但实施例1～3中，表示
对欲从滑动面的外周朝向内周方向泄漏的流体进行密封的形式的内装的机械密封件。图1
的左侧是高压流体侧(被密封流体侧)，右侧是低压流体侧(大气侧)。
图1中，机械密封件是内装式的机械密封件：具备固定于旋转轴1的套筒2、和固定
于外壳3的盒体4，在套筒2经由静环套7设有旋转侧滑动环5，在盒体4设有与旋转侧滑动环5
对置地滑动的固定侧滑动环6，并在旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6之间的滑动面S的外径
侧存在高压流体。
套筒2由内筒部2a、径向部2b以及外筒部2c构成，截面形成为大致“コ”形状，配设
为开口部朝向盒体4侧，并在内部安装有旋转侧滑动环5。
并且，盒体4的截面也形成为大致“コ”形状，配设为开口部朝向套筒2侧，并在内部
安装有固定侧滑动环6。
固定于泵的外壳3的固定侧滑动环6和波纹管8、壳体9、传动带(driving band)10、
螺旋波形弹簧11一起嵌装于盒体4中。在波纹管8的外周侧安装传动带10和壳体9，并将固定
侧滑动环6固定于盒体4的内筒部4a。为了确保密封性和固定力，安装于传动带10与盒体4的
内筒部4a之间的波纹管8具有适当的过盈量。
旋转侧滑动环5具有内径侧且滑动面S的相反侧(本说明书中，有时称作“背面
侧”。)的拐角部被切割为锥状而成的切割部5a，且截面形成为大致五边形。
此外，截面形成为大致五边形是指，有时在切割部5a的除两端的两个角部以外的
三个角部实施倒角等，从而并不是精确的意思中的五边形，但忽略了倒角的情况下的基本
的形状是五边形的意思。
旋转侧滑动环5在内形侧以及背面侧经由静环套7被压入固定于套筒2。旋转侧滑
动环5和套筒2的止转的方式有各种，但在本例中在旋转侧滑动环5的外周部至少设置两处
以上的切口部分5b，并利用以与之相对的方式设于套筒2的外筒部2c的爪状的部分进行了
止转。
并且，静环套7以横跨旋转侧滑动环5的内径侧以及背面侧的方式安装，由与旋转
侧滑动环5的内径侧和套筒2的内筒部2a接触的轴向部7a、以及与旋转侧滑动环5的背面侧
和套筒2的径向部2b接触的径向部7b构成，且截面形成为大致L字形状。轴向部7a具有与旋
转侧滑动环5的内径侧的大致整个面接触的程度的长度。
并且，径向部7b的最外径和波纹管8的受压最内径(波纹管中受到高压流体的压力
的最内侧的径)在径向上相同，或者径向部7b的最外径也可以设于比波纹管的受压最内径
靠高压侧。这在波纹管受压最内径和径向部7b的最外径在径向上相同的情况下，因流体压
力而对从固定侧滑动环观察时的波纹管的背面和旋转环的背面施加的沿轴向按压的力平
衡，并且，进一步对波纹管背面施加螺旋波形弹簧11的力，从而固定侧滑动环6向旋转侧滑
动环5被按压，而滑动面不会打开。并且，若径向部7b设于比波纹管的受压内径靠高压侧，则
与径向部7b和波纹管的受压内径在径向上相同的情况相比，因流体压力而对旋转环背面施
加的力变弱，从而更加没有滑动面打开的担忧。
此处，也可以是使静环套7的径向部7b的接近高压流体侧的位置的径向密封部B的
一部分在轴向上比旋转侧滑动环5与套筒2的径向部2b之间的轴向间隔大、而高压流体不会
向内径侧泄漏的构造，并且，也可以是使静环套7的轴向部7a的接近低压流体侧的位置的旋
转侧滑动环的轴向密封部C在径向上比旋转侧滑动环5与套筒2的轴向部2a之间的径向间隔
大、而即使万一高压流体泄漏也不会向低压流体侧泄漏的构造。
另外，静环套7的面向旋转侧滑动环5的切割部5a的拐角部7c的内表面形成为沿着
切割部5a的锥状，拐角部7c的外表面以沿着套筒2的外表面的方式形成为大致直角(在角部
实施了圆弧加工。)，静环套7的拐角部7c的厚度t设定为比旋转侧滑动环5的内径侧与套筒2
的内筒部2a之间的间隙d大。
此处，参照图1，对作用于旋转侧滑动环5以及静环套7的高压流体的压力进行说
明。
高压流体当然如虚线所示那样被滑动面S密封，但也被静环套7的径向部7b的接近
高压流体侧的位置的径向密封部B密封(二次密封)。因此，旋转侧滑动环5以及静环套7因高
压流体而受到箭头所示那样的压力。此时，施加于旋转侧滑动环5的径向的力Fk以向内径侧
压缩旋转侧滑动环5的方式动作，但由于旋转侧滑动环5的刚性高，所以是能够忽略的程度
的力，(相反在无法忽略的程度的力的情况下，破坏了旋转侧密封环5)，由于静环套7不会从
旋转侧滑动环5受到径向的力的影响，所以因通过旋转侧滑动环5而滑动面S的相反方向的
轴力Fj和来自套筒2的反作用力而由套筒2和旋转侧滑动环5夹持。并且，静环套7由弹性体
构成，弹性体因施加的力而变形，因变形的量而接触部分的摩擦所产生的阻力增加，但由于
静环套7的变形量取决于Fj，所以与静环套7的脱落对抗的阻力取决于轴力Fj。
对于作用于旋转侧滑动环5的滑动面S的相反方向的轴力Fj而言，若将从固定侧滑
动环6受到的力设为F1，将从高压流体受到的滑动面S的相反方向的轴力设为F2，以及将从
高压流体受到的滑动面S方向的轴力设为F3，则
Fj＝F1+F2－F3。
其中，F3根据径向密封部B的径向的位置而变化。而且，径向密封部B的径向的位置
取决于静环套7的径向部7b的长度，长度越长(旋转侧滑动环5的背面被径向部7b覆盖的部
分越多)则能够使F3越小，其结果，能够使Fj越大。
本发明在如下方面具有特征：将旋转侧滑动环5的滑动面相反方向的轴力Fj保持
为恒定的大小而可靠地保持静环套7的径向部7b，并且将静环套7的拐角部7c的厚度t设为
比旋转侧滑动环5的内径侧与套筒2的内筒部2a之间的间隙d大，由此即使在静环套7受到从
高压流体朝向低压流体侧的脱落方向的力的情况下，在物理上也难以脱落。
本实施例的效果如下。
(1)与图4(b)所示那样的在旋转侧滑动环5的高压流体侧设置静环套的情况相比
不使针对滑动发热的散热性降低，同时，与图4(c)所示那样的将静环套的径向部的壁厚设
定为较厚的情况相比不使轴向的尺寸扩大，就能够实现防止静环套向低压流体侧脱落。
(2)由于旋转侧滑动环5具有内径侧且滑动面S的相反侧的拐角部被切割为锥状而
成的切割部5a，且截面形成为五边形，所以能够不对密封性能产生影响地使旋转侧滑动环5
轻型化。
(3)由于静环套7由轴向部7a以及径向部7b构成，且截面形成为大致L字形状，所以
能够将旋转侧滑动环5的滑动面相反方向的轴力Fj保持为恒定的大小，能够可靠地夹持静
环套7的径向部7b，从而能够有助于防止静环套向低压流体侧脱落。
(4)由于静环套7的拐角部7c的厚度t设定为比旋转侧滑动环5的内径侧与套筒2的
内筒部2a之间的间隙d大，所以能够在物理上防止静环套向低压流体侧脱落。
(5)即使在万一静环套7的轴向部7a破损了的情况下，静环套也不会向低压流体侧
脱落，从而利用径向部7b也能够维持密封性。
(实施例2)
参照图2，对本发明的实施例2的机械密封件进行说明。
图2所示的实施例2具有旋转侧滑动环5的内径侧且背面侧的拐角部被切割为向内
侧凹陷的形状而成的切割部，这一点与图1所示的实施例1不同，但其它的结构与实施例1相
同，对相同的部件标注相同的符号，省略重复的说明。
图2中，旋转侧滑动环15具有内径侧且背面侧的拐角部被切割为向内侧凹陷的形
状而成的切割部15a，且截面形成为大致六边形。
图2的情况下，切割部15a方形地凹陷，但并不限定于此，也可以是圆弧状的凹陷、
曲线状的凹陷。
此外，截面形成为大致六边形是指，在切割部15a是圆弧状等的凹陷的情况下，该
凹陷严格来说不形成角部，但将该凹陷的中点视作一个角部而算为六边的意思，并且，有时
在切割部15a的除两端的两个角部以外的三个角部实施倒角等，从而并不是精确的意思中
的六边形，但忽略了倒角的情况下的基本的形状是六边形的意思。
并且，静环套17以横跨旋转侧滑动环15的内径侧以及背面侧的方式安装，由与旋
转侧滑动环15和套筒2的内筒部2a接触的轴向部17a、以及与旋转侧滑动环15和套筒2的径
向部2b接触的径向部17b构成，且截面形成为大致L字形状，并且面向旋转侧滑动环15的切
割部15a的拐角部17c形成为沿着切割部15a的形状，静环套17的拐角部17c的厚度t设定为
比旋转侧滑动环15的内径侧与套筒2的内筒部2a之间的间隙d大。
本实施例的情况下，起到与实施例1相同的效果，但具有容易增大静环套17的拐角
部17c的最大厚度t的优点，从而能够更进一步防止静环套向低压流体侧脱落。
(实施例3)
参照图3，对本发明的实施例3的机械密封件进行说明。
图3所示的实施例3是在旋转侧滑动环与固定侧滑动环之间的滑动面的内径侧存
在高压的被密封流体的外装式的机械密封件，这一点与上述实施例1不同，但其它的结构与
实施例1相同，对相同的部件标注相同的符号，省略重复的说明。
图3所示的机械密封件是在旋转侧滑动环5与固定侧滑动环6之间的滑动面S的内
径侧存在高压的被密封流体的外装式的机械密封件。
图3的左侧是低压流体侧(大气侧)，右侧是高压流体侧(被密封流体侧)。
套筒22由内筒部22a、径向部22b以及外筒部22c构成，截面形成为大致“コ”形状，
配设为开口部朝向盒体4侧，并在内部安装旋转侧滑动环25。
旋转侧滑动环25具有外径侧且背面侧的拐角部被切割为锥状而成的切割部25a，
且截面形成为五边形。
静环套27以横跨旋转侧滑动环25的外径侧以及背面侧的方式安装，由与旋转侧滑
动环25的外径侧和套筒22的外筒部22c接触的轴向部27a、以及与旋转侧滑动环25的背面侧
和套筒22的径向部22b接触的径向部27b构成，且截面形成为大致L字形状，并且面向切割部
25a的拐角部27c形成为沿着切割部25a的形状。
并且，静环套27的拐角部27c的厚度t设定为比旋转侧滑动环25的外径侧与套筒22
的外筒部22c之间的间隙d大。
图3中，表示了将上述实施例1的机械密封件应用于外装式的机械密封件的情况，
但并不限定于此，当然也能够应用于上述实施例2的机械密封件。
本实施例的情况下，起到以下与实施例1相同的效果。
(1)与图4(b)所示那样的在旋转侧滑动环5的高压流体侧设置静环套的情况相比
不使针对滑动发热的散热性降低，同时，与图4(c)所示那样的将静环套的径向部的壁厚设
定为较厚的情况相比不使轴向的尺寸扩大，就能够实现防止静环套向低压流体侧脱落。
(2)由于旋转侧滑动环25具有外径侧且滑动面S相反侧的拐角部被切割为锥状而
成的切割部25a，且截面形成为五边形，所以能够不对密封性能产生影响地使旋转侧滑动环
25轻型化。
(3)由于静环套27由轴向部27a以及径向部27b构成，且截面形成为大致L字形状，
所以能够将旋转侧滑动环25的滑动面相反方向的轴力Fj保持为恒定的大小，能够可靠地夹
持静环套27的径向部27b，从而能够有助于防止静环套向低压流体侧脱落。
(4)由于静环套27的拐角部27c的厚度t设定为比旋转侧滑动环25的外径侧与套筒
22的内筒部22a之间的间隙d大，所以能够在物理上防止静环套向低压流体侧脱落。
(5)即使在万一静环套27的轴向部27a破损了的情况下，静环套也不会向低压流体
侧脱落，从而利用径向部27b能够维持密封性。
以上，根据附图对本发明的实施方式进行了说明，但具体的结构并不限定于这些
实施方式，不脱离本发明的主旨的范围内的变更、追加也被包括在本发明内。
例如，上述实施方式中，对本发明的机械密封件应用于泵的情况进行了说明，但并
不限定于此，例如，也能够应用于压缩机、潜水马达等各种工业机械。
并且，例如，上述实施例中，旋转侧滑动环5具有被切割为锥状而成的切割部5a，但
该“被切割为锥状而成的切割部”中不包括用通常的机械加工进行的角部的倒角。即，是指
比倒角切割更大的情况的意思。
并且，例如，上述实施例1以及2中，说明了套筒2由内筒部2a、径向部2b以及外筒部
2c构成，且截面形成为大致“コ”形状，利用设于外筒部2c的爪状的部分来进行旋转侧滑动
环的止转，但也包括外筒部2c在周向上不连续、仅由爪状的部分构成的情况。
符号的说明
1—旋转轴，2、22—套筒，2a、22a—内筒部，2b、22b—径向部，2c、22c—外筒部，3—
外壳，4—盒体，5、15、25—旋转侧滑动环，6—固定侧滑动环，7、17、27—静环套，7a、17a、
27a—轴向部，7b、17b、27b—径向部，8—波纹管，9—壳体，10—传动带，11—螺旋波形弹簧。