JPH0276972A - Vパッキン装置 - Google Patents
Vパッキン装置Info
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- JPH0276972A JPH0276972A JP22899488A JP22899488A JPH0276972A JP H0276972 A JPH0276972 A JP H0276972A JP 22899488 A JP22899488 A JP 22899488A JP 22899488 A JP22899488 A JP 22899488A JP H0276972 A JPH0276972 A JP H0276972A
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Landscapes
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野〕
本発明はVパツキン装置に係り、特に高温高圧用に通し
たVパツキン装置に関する。
たVパツキン装置に関する。
従来のVパツキンとしては、ゴムやPTFI!等の材料
が用いられてきた。常温の使用に於てこのような材質で
何ら問題がなかった。しかし、300℃を越・える高温
ではPTFE等は著しく軟化し、高圧ではシール部位の
間隙からはみ出して流失し、密封をなさない、また、−
50℃〜−200℃程度の低温に於ては、線膨張係数の
差異から全体の径が縮小して、外径側リップ部と孔内周
面との間が遊離し、密封性を失なう。
が用いられてきた。常温の使用に於てこのような材質で
何ら問題がなかった。しかし、300℃を越・える高温
ではPTFE等は著しく軟化し、高圧ではシール部位の
間隙からはみ出して流失し、密封をなさない、また、−
50℃〜−200℃程度の低温に於ては、線膨張係数の
差異から全体の径が縮小して、外径側リップ部と孔内周
面との間が遊離し、密封性を失なう。
本発明の目的は、高温高圧に耐えて密封性を維持すると
共に、低温に於ても優れた密封性を維持するVパツキン
装置の提供を目的とする。
共に、低温に於ても優れた密封性を維持するVパツキン
装置の提供を目的とする。
本発明は、PTFE製Vパツキンと、該PTFEI!!
V ハラキンの前後をバックアップ状に挾持するPTF
E充填グラァイト製Vパツキンとを備えている。
V ハラキンの前後をバックアップ状に挾持するPTF
E充填グラァイト製Vパツキンとを備えている。
常温に於て、PTFE!!lVパツキンは内径側及び外
径側リップ部が各々軸外周面及びハウジング孔内周面に
、所定の張り代で接触し、密封作用をなす300℃以上
の高温では、中間のPTFtl製Vパツキンは軟化する
が、前後のPTF[!充填グラファイト製Vパツキンは
十分な硬度を保ち、軟化した上記PTFE製Vパツキン
の流失を防止し、密封性を維持する。
径側リップ部が各々軸外周面及びハウジング孔内周面に
、所定の張り代で接触し、密封作用をなす300℃以上
の高温では、中間のPTFtl製Vパツキンは軟化する
が、前後のPTF[!充填グラファイト製Vパツキンは
十分な硬度を保ち、軟化した上記PTFE製Vパツキン
の流失を防止し、密封性を維持する。
一50℃〜−200℃の低温では、中間のPTFIi製
Vパツキンは収縮して軸に内径側リップ部が圧接状とし
て内径側密封作用をなすと共に、前後のPTFE充填グ
ラファイト製Vパツキンは、温度ヒステリシスによって
その外径側リップ部がハウジング孔内周面に圧接し、外
径側密封作用をなす、従って、少くとも3枚のVパツキ
ンの組合わせによって、内外径両側を密封出来る。
Vパツキンは収縮して軸に内径側リップ部が圧接状とし
て内径側密封作用をなすと共に、前後のPTFE充填グ
ラファイト製Vパツキンは、温度ヒステリシスによって
その外径側リップ部がハウジング孔内周面に圧接し、外
径側密封作用をなす、従って、少くとも3枚のVパツキ
ンの組合わせによって、内外径両側を密封出来る。
以下、図示の実施例を詳説する。
第1図は拡大断面図であって、この図に於て、■パツキ
ン装置lは、軸部2と、ハウジング5の孔部3との間の
円筒状間隙部4に装着され、咳軸部2とハウジング5と
は相対的に軸心り、lJiりに回転する。又は相対的に
軸心方向へ摺動する。そして、同図の右側が高圧室側で
あり、左側が低圧室側の場合を示す。
ン装置lは、軸部2と、ハウジング5の孔部3との間の
円筒状間隙部4に装着され、咳軸部2とハウジング5と
は相対的に軸心り、lJiりに回転する。又は相対的に
軸心方向へ摺動する。そして、同図の右側が高圧室側で
あり、左側が低圧室側の場合を示す。
6.7は夫々雌アダプタと雄アダプタであり、黄銅・ス
テンレス鋼等の金属製とし、前者は角度Tなるv字溝8
を、後者は角度βなる山形突隆部9を、夫々有するリン
グ体であり、両角度T9 βは略等しく乃至全く同一に
設定する。
テンレス鋼等の金属製とし、前者は角度Tなるv字溝8
を、後者は角度βなる山形突隆部9を、夫々有するリン
グ体であり、両角度T9 βは略等しく乃至全く同一に
設定する。
この雌雄アダプタ6,7の間に、3枚の■パツキン1.
1.to、11が介装される。中央の■パツキン10は
、ポリテトラフルオロエチレン□本発明に於てはrPT
FEJと表示することとする一層であり(勿論、グラフ
ァイト、二硫化モリブデン等の充瞑材を微量加えてもよ
い)、他方、これを前後からバックアップ状に挾持する
一対のVパツキンILIIは、PTFE充填グラファイ
ト製のものである。
1.to、11が介装される。中央の■パツキン10は
、ポリテトラフルオロエチレン□本発明に於てはrPT
FEJと表示することとする一層であり(勿論、グラフ
ァイト、二硫化モリブデン等の充瞑材を微量加えてもよ
い)、他方、これを前後からバックアップ状に挾持する
一対のVパツキンILIIは、PTFE充填グラファイ
ト製のものである。
後者のVパツキン11.11は、粉末のグラファイトに
、バインダーとしてPTF[!を2〜40%□好ましく
は5〜20%□だけ充填し、混合した後、その混合粉末
をプレスにてV字形断面のものに成形し、これを焼成し
て製造する。
、バインダーとしてPTF[!を2〜40%□好ましく
は5〜20%□だけ充填し、混合した後、その混合粉末
をプレスにてV字形断面のものに成形し、これを焼成し
て製造する。
第1図中の実線は非装着状□自由状態一一を示し、中央
のPTFE製Vパツキン10のv字角度αは、前後のP
TFE充填グラファイト製■パツキン11.11のV字
角度γ又はβに対して、次の関係を有するように、形状
を設定する。即ち、α〈 γ αくβ 従って、第1図のように、PTF[!製Vパツキン10
の山側面12はその頂部のみが同図左側のVパツキン1
1のv字溝中央に接触し、かつ、PTF[!製■パツキ
ン10の谷側面13は、その内周端縁部及び外周端縁部
のみが同図右側のVパツキン11の突部面の内周端縁部
及び外周端縁部に接触する。このように中央のVパツキ
ン10を基準として言えば、山側面12に内外径へ開口
状の7字溝形空隙14.15を有し、谷側面13にはブ
ーメラン乃至三ケ月形の空隙16を形成する。
のPTFE製Vパツキン10のv字角度αは、前後のP
TFE充填グラファイト製■パツキン11.11のV字
角度γ又はβに対して、次の関係を有するように、形状
を設定する。即ち、α〈 γ αくβ 従って、第1図のように、PTF[!製Vパツキン10
の山側面12はその頂部のみが同図左側のVパツキン1
1のv字溝中央に接触し、かつ、PTF[!製■パツキ
ン10の谷側面13は、その内周端縁部及び外周端縁部
のみが同図右側のVパツキン11の突部面の内周端縁部
及び外周端縁部に接触する。このように中央のVパツキ
ン10を基準として言えば、山側面12に内外径へ開口
状の7字溝形空隙14.15を有し、谷側面13にはブ
ーメラン乃至三ケ月形の空隙16を形成する。
そして、第1図の自由状態と、第2図に示す常温装着状
態で明らかなように、PTFEI!IVパツキン10の
内径は軸部2の外径よりも僅かに小さく設定すると共に
、外径はハウジング5の孔部3の内径よりも僅かに大き
く設定し、内外両リップ部17.18が各々軸部2・孔
部3に弾発的に(後述の弾発部材19の弾発付勢力によ
って)接触する。このようにPTF[!製Vパツキンl
Oには常温装着状態にて張り代(拘束力)を与えておく
。
態で明らかなように、PTFEI!IVパツキン10の
内径は軸部2の外径よりも僅かに小さく設定すると共に
、外径はハウジング5の孔部3の内径よりも僅かに大き
く設定し、内外両リップ部17.18が各々軸部2・孔
部3に弾発的に(後述の弾発部材19の弾発付勢力によ
って)接触する。このようにPTF[!製Vパツキンl
Oには常温装着状態にて張り代(拘束力)を与えておく
。
他方、グラファイト製■パツキン11.11の内外周端
縁は、微小空隙20.21をもって軸部2と孔部3に対
応し、張り代(拘束力)を(常温装着状態では)与えな
い。
縁は、微小空隙20.21をもって軸部2と孔部3に対
応し、張り代(拘束力)を(常温装着状態では)与えな
い。
しかして、第2図に示す如く、雄アダプタ7は外フラン
ジ付き円筒形の弾発部材受け22を介して、複数枚のI
バネ等の弾発部材19によって、矢印F方向の弾発付勢
力を受けることとなる。即ち、第1図の状態から、図外
の締付具により弾発部材19の右方端を押付けると、矢
印F方向に弾発付勢力が作用し、雄アダプタ7と密着し
た右端のグラファイト製Vパツキン11はいわば楔とし
ての作用をなし、α−βとなるまで、PTF[!製Vパ
ツキン10のv字角度を拡開させて一層の張り代を与え
、もって、該Vパツキン10の内外両リップ部17.1
8を、夫々、軸部、2及び孔部3に弾発的に接触させm
−拘束力を生じさせて□確実に密封作用をなす。
ジ付き円筒形の弾発部材受け22を介して、複数枚のI
バネ等の弾発部材19によって、矢印F方向の弾発付勢
力を受けることとなる。即ち、第1図の状態から、図外
の締付具により弾発部材19の右方端を押付けると、矢
印F方向に弾発付勢力が作用し、雄アダプタ7と密着し
た右端のグラファイト製Vパツキン11はいわば楔とし
ての作用をなし、α−βとなるまで、PTF[!製Vパ
ツキン10のv字角度を拡開させて一層の張り代を与え
、もって、該Vパツキン10の内外両リップ部17.1
8を、夫々、軸部、2及び孔部3に弾発的に接触させm
−拘束力を生じさせて□確実に密封作用をなす。
なお、弾発部材19及び弾発部材受け22はステンレス
鋼等の金属を用いるのが望ましい。
鋼等の金属を用いるのが望ましい。
次に、この第2図に示した常温状態から、300℃〜4
00℃の高温状態となれば、第3図に示す如< 、Pt
FI!充填グラファイト製Vパツキン11.11の体積
が膨張し、内外周端縁が軸部2及び孔部3の周面に接触
する。特にバインダーとして混入されたPTFEから微
量のガスが上記温度で発生するため、−層確実な膨張を
生じて、第2図に示した微小空隙20.21が無くなる
。他方、このような高温下では、PTFI!l!l V
パツキン10は、1011 Po1se程度に軟化する
。この軟化したPTFE製Vパツキン10を、前後から
上記のPTFI!充填グラファイト製Vパツキン11.
11が密閉状に保持し、流失を阻止して、全体として高
温高圧の密封性を維持する。
00℃の高温状態となれば、第3図に示す如< 、Pt
FI!充填グラファイト製Vパツキン11.11の体積
が膨張し、内外周端縁が軸部2及び孔部3の周面に接触
する。特にバインダーとして混入されたPTFEから微
量のガスが上記温度で発生するため、−層確実な膨張を
生じて、第2図に示した微小空隙20.21が無くなる
。他方、このような高温下では、PTFI!l!l V
パツキン10は、1011 Po1se程度に軟化する
。この軟化したPTFE製Vパツキン10を、前後から
上記のPTFI!充填グラファイト製Vパツキン11.
11が密閉状に保持し、流失を阻止して、全体として高
温高圧の密封性を維持する。
この高温状態から、その後、−50℃〜−200℃の低
温になった場合には、第4図に示すように、線膨張係数
の差異からPTFE製Vパツキンは径が収縮して、外リ
ツプ部18は孔部3から遊離して空隙23を発生するが
、内リップ部17は軸部2に確実に接触する。第4図中
の小矢印はこの内リップ部17と軸部2との接触面圧分
布を示す。
温になった場合には、第4図に示すように、線膨張係数
の差異からPTFE製Vパツキンは径が収縮して、外リ
ツプ部18は孔部3から遊離して空隙23を発生するが
、内リップ部17は軸部2に確実に接触する。第4図中
の小矢印はこの内リップ部17と軸部2との接触面圧分
布を示す。
ところで、PTFE充填グラファイト製Vパツキン11
、ilは、独自の温度ヒステリシスにより外径のハウジ
ング5側に対して、拘束力を残し、ハウジング5の孔部
3に、第4図中の小矢印で示すような接触面圧分布をも
って、接触して、外径側の密封作用をなす。
、ilは、独自の温度ヒステリシスにより外径のハウジ
ング5側に対して、拘束力を残し、ハウジング5の孔部
3に、第4図中の小矢印で示すような接触面圧分布をも
って、接触して、外径側の密封作用をなす。
このように、内径側密封と外径側密封を、各々PTFE
製Vパツキン10とPTF[!充填グラファイトlvパ
ツキン11.11 とが分担する。
製Vパツキン10とPTF[!充填グラファイトlvパ
ツキン11.11 とが分担する。
ここで、PTFI!充填グラファイト製■パツキン11
の独自の温度ヒステリシスを以下説明する。
の独自の温度ヒステリシスを以下説明する。
第7図!は本発明に用いたPTFE充填グラファイト、
同図■は従来の熱硬化性又は熱可塑性樹脂の装着状態の
温度ヒステリシスを、夫々示す。
同図■は従来の熱硬化性又は熱可塑性樹脂の装着状態の
温度ヒステリシスを、夫々示す。
この第7図1.nに於て、直線立は金属製ハウジング5
の孔部3の内径寸法を示し、線膨張係数が小さいために
ゆるやかに、温度上昇と共に増加する。
の孔部3の内径寸法を示し、線膨張係数が小さいために
ゆるやかに、温度上昇と共に増加する。
しかして、第7図■に示す如(、従来の樹脂の寸法(外
径)ば、A−B−C−C”−Eと変化し□即ち矢印■■
■■■と順次変化し一当初の間隙T1が、(再び同一温
度にもどったとしても)間FJtTaにまで増加する。
径)ば、A−B−C−C”−Eと変化し□即ち矢印■■
■■■と順次変化し一当初の間隙T1が、(再び同一温
度にもどったとしても)間FJtTaにまで増加する。
これに対し、本発明に係るPTFE充填グラファイトの
ものは、第7図!に示すように、A −B −C→B−
Eと変化し−即ち矢印■■■■■と順次変化し一当初の
間隙S1が、再び同一温度にもどった時には、零となる
。なお、第7図I中の0点の温度は、約300℃〜35
0℃である。
ものは、第7図!に示すように、A −B −C→B−
Eと変化し−即ち矢印■■■■■と順次変化し一当初の
間隙S1が、再び同一温度にもどった時には、零となる
。なお、第7図I中の0点の温度は、約300℃〜35
0℃である。
さらに詳しく説明すると、従来の樹脂のものでは、第7
図■に示す如(、常温にて当初間B!Ttを有し、温度
上昇に伴って、自由にA−Bと樹脂製シール材(リング
)は大きく膨張してゆくが、B点では孔部内周面に当接
して、低膨張率の金属の孔部によって、この膨張は抑制
されて0点に到る。従来の樹脂では、この規制状態にて
、第7図■中に八〇にて示す分だけクリープを発生し、
当接面圧は著しく減少する。その後、温度が下がると、
0点に極めて近い点C′までは、シール材(リング)と
孔部とは一体に収縮してゆくが、上記Δeで示したクリ
ープのために、つぶし代がなくなっていて、このC゛点
から矢印Φのように収縮して、E点に到り、当初間隙T
1よりも大きい間隙T3を有することとなる。
図■に示す如(、常温にて当初間B!Ttを有し、温度
上昇に伴って、自由にA−Bと樹脂製シール材(リング
)は大きく膨張してゆくが、B点では孔部内周面に当接
して、低膨張率の金属の孔部によって、この膨張は抑制
されて0点に到る。従来の樹脂では、この規制状態にて
、第7図■中に八〇にて示す分だけクリープを発生し、
当接面圧は著しく減少する。その後、温度が下がると、
0点に極めて近い点C′までは、シール材(リング)と
孔部とは一体に収縮してゆくが、上記Δeで示したクリ
ープのために、つぶし代がなくなっていて、このC゛点
から矢印Φのように収縮して、E点に到り、当初間隙T
1よりも大きい間隙T3を有することとなる。
これに対し、本発明に係るグラファイトにフッ素樹脂を
含有する材質のシール材(リング)は、第7図!に示す
ように、常温にて間隙S1を有し、温度上昇に伴って自
由にA−Bと膨張し、B点で孔部内周面に当って抑制さ
れる。その後の温度上昇ではB −Cに示すように金属
の孔部に規制された状態で緩やかに膨張する。この高温
での規制状態で、グラファイト中に含まれているフッ素
樹脂はガスを内部で発生し、グラファイト中に多数の独
立ポーラスが形成され、体積が増加しようとする。しか
し、孔部内周面との当接でそれが規制されているか・ら
、内部応力及び接触面圧の増大となる。つまり、第7[
fのΔdはつぶし代と見ることができる。
含有する材質のシール材(リング)は、第7図!に示す
ように、常温にて間隙S1を有し、温度上昇に伴って自
由にA−Bと膨張し、B点で孔部内周面に当って抑制さ
れる。その後の温度上昇ではB −Cに示すように金属
の孔部に規制された状態で緩やかに膨張する。この高温
での規制状態で、グラファイト中に含まれているフッ素
樹脂はガスを内部で発生し、グラファイト中に多数の独
立ポーラスが形成され、体積が増加しようとする。しか
し、孔部内周面との当接でそれが規制されているか・ら
、内部応力及び接触面圧の増大となる。つまり、第7[
fのΔdはつぶし代と見ることができる。
その後、C−B−E(つまり■■■)と順次温度の低下
に伴って、リング外径寸法は減少するが、上述のグラフ
1イト中の独立ポーラスによる体積の増加に伴なう内部
応力によって、常につぶし代を確保出来、53−0とし
て、孔部内周面との間に間隙を生じない。
に伴って、リング外径寸法は減少するが、上述のグラフ
1イト中の独立ポーラスによる体積の増加に伴なう内部
応力によって、常につぶし代を確保出来、53−0とし
て、孔部内周面との間に間隙を生じない。
本発明は、このように中間の軟質のPTFEI Vパツ
キン10の前後を、独自の温度ヒステリシスを示すPT
FE充填グラファイト製のVパツキン11.11にて挾
持したため、高温〜低温の広い温度域にて、確実に密封
作用をなすものである。
キン10の前後を、独自の温度ヒステリシスを示すPT
FE充填グラファイト製のVパツキン11.11にて挾
持したため、高温〜低温の広い温度域にて、確実に密封
作用をなすものである。
なお、第5図に示すように、上述の実施例のものを約2
組分使用するも好ましい、即ち、前後両端にPTFE充
填グラファイト製Vパツキン11.11を配設し、その
間、PTF[!製Vバフキyio、 ioとPTFE充
虜グラファイトI!IVパツキン11を交互に介装した
ものである。勿論、約3組以上を用いるも自由である。
組分使用するも好ましい、即ち、前後両端にPTFE充
填グラファイト製Vパツキン11.11を配設し、その
間、PTF[!製Vバフキyio、 ioとPTFE充
虜グラファイトI!IVパツキン11を交互に介装した
ものである。勿論、約3組以上を用いるも自由である。
また、第6図に示すように、−250℃〜+420℃の
使用可能温度のポリイミド樹脂をもってV字形バックア
ップリング24.24を作り、前後端をこのポリイミド
樹脂製バンクアップリング24.24にて、Vパツキン
11,10.11を挾持するも望ましいことである。ま
たこのポリイミド樹脂の中に、グラファイト、カーボン
、ケイ素等の充填材を混入させたものを用いるも好まし
いことである。
使用可能温度のポリイミド樹脂をもってV字形バックア
ップリング24.24を作り、前後端をこのポリイミド
樹脂製バンクアップリング24.24にて、Vパツキン
11,10.11を挾持するも望ましいことである。ま
たこのポリイミド樹脂の中に、グラファイト、カーボン
、ケイ素等の充填材を混入させたものを用いるも好まし
いことである。
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏す
る。
る。
■ 高温・常温・低温の全ての温度域で、密封性を維持
出来る。即ち、従来の材料ではとうてい耐えられない厳
しい環境条件にも適用可能となっIこ。
出来る。即ち、従来の材料ではとうてい耐えられない厳
しい環境条件にも適用可能となっIこ。
■ 構造・形状はシンプルであり、信頼性が高い
第1図は自由状態を示す本発明の一実施例の要部拡大断
面図′(第2図は常温装着状態の同断面図、第3図は高
温状態の同断面図、第4図は低温状態の同断面図、第5
図と第6図は他の実施例を示す要部断面図、第7図は温
度ヒステリシス曲線図である。 10・・・PTFE製Vパツキン、11・・・MFI!
充填グラファイト製Vパツキン。 特 許 出 願 人 宇宙開発事業団間 上
三菱重工業株式会社同 上 三菱電
線工業株式会社第タ 図 第ぎ図 第1図 イ 第3図 第2図 第4図 !
面図′(第2図は常温装着状態の同断面図、第3図は高
温状態の同断面図、第4図は低温状態の同断面図、第5
図と第6図は他の実施例を示す要部断面図、第7図は温
度ヒステリシス曲線図である。 10・・・PTFE製Vパツキン、11・・・MFI!
充填グラファイト製Vパツキン。 特 許 出 願 人 宇宙開発事業団間 上
三菱重工業株式会社同 上 三菱電
線工業株式会社第タ 図 第ぎ図 第1図 イ 第3図 第2図 第4図 !
Claims (1)
- 1、PTFE製Vパッキンと、該PTFE製Vパッキン
の前後をバックアップ状に挾持するPTFE充填グラァ
イト製Vパッキンとを備えたVパッキン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22899488A JPH0276972A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Vパッキン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22899488A JPH0276972A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Vパッキン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0276972A true JPH0276972A (ja) | 1990-03-16 |
Family
ID=16885099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22899488A Pending JPH0276972A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Vパッキン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0276972A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140686A (ja) * | 1984-12-12 | 1986-06-27 | エフ・エム・シー・コーポレーシヨン | 弁棒パツキン組立体 |
-
1988
- 1988-09-13 JP JP22899488A patent/JPH0276972A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140686A (ja) * | 1984-12-12 | 1986-06-27 | エフ・エム・シー・コーポレーシヨン | 弁棒パツキン組立体 |
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