JPH0414647Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 高圧の圧力媒体中に浸漬される被駆動体に取付
けて該被駆動体を駆動する高圧の圧力媒体中で使
用する液圧シリンダに関する。

（従来の技術） 高圧の圧力媒体中に被駆動体とともに浸漬され
て該被駆動体を駆動する液圧シリンダがあるの
で、それを例として取上げて、その断面を示す第
５図を参照しながら以下に説明する。

第５図に示す従来技術になる液圧シリンダは、
その一端が密封され、かつその他端が開口するシ
リンダ５１が設けられ、該シリンダ５１開口部に
その長手方向の軸心と同心の貫通孔を有する蓋６
１が密封螺着される。該蓋６１の貫通孔には摺動
自在に嵌合し、かつその一端が前記シリンダ５１
内部で遊嵌するピストンロツド５３（以上ロツド
という）が挿通され、該ロツド５３遊嵌側には前
記シリンダ５１の内周に摺動自在に嵌合するピス
トン５２が固着される。該ピストン５２で隔てら
れる前記シリンダ５１内部のそれぞれには、高圧
媒体の圧力に対応するとともに、前記ピストン５
２を押圧して作動するための前記高圧媒体の圧力
よりの高圧の流体が流出入する流出入口６２が設
けられる。さらに、前記蓋６１貫通孔の前記高圧
媒体側には、その内周が前記ロツド５３の外周に
摺接するシール５４が嵌入され、該シール５４よ
りも前記高圧媒体側に該シール５４の抜止め６３
が嵌着される。また、前記シール５４の反高圧媒
体側に前記蓋６１貫通孔内面に刻設された溝に、
バツクアツプリング６４と、その一端に横Ｕ字形
断面形状のリング状溝（以下Ｕ字溝という）を有
するＵパツキン６５の前記Ｕ字溝の無い側の端面
が前記にバツクアツプリング６４の端面と接し、
かつ前記Ｕ字溝の開口側が反高圧媒体側に向いた
状態で、さらに前記バツクアツプリング６４とＵ
パツキンそれぞれの内面が前記ロツド５３外周と
摺接するように嵌着された構成の液圧シリンダで
ある。

該液圧シリンダは既知の手段で前記高圧媒体の
圧力よりも高圧にされた流体が前記流出入口６２
より流出入することによつて作動される。そし
て、前記流体の前記高圧媒体側への漏洩防止は前
記Ｕパツキン６５、バツクアツプリング６４、シ
ール５４によつて行われる。即ち、前記Ｕパツキ
ン６５のＵ字溝内に前記流体が介在され、該Ｕ字
溝を押圧するため、前記Ｕパツキン６５の内面は
前記ロツド５３の外周に押付けられる。従つて、
前記Ｕパツキン６５の内面とロツド５３外周との
間には前記流体の圧力よりも高い接触圧力が発生
するから、前記流体の前記高圧媒体側への漏洩が
防止される。

また、前記バツクアツプリング６４は前記蓋６
１の内周面とロツド５３外周面とによつて画成さ
れる環状〓間を塞ぎ、前記Ｕパツキン６５が該環
状〓間からはみ出さないようにして前記Ｕパツキ
ン６５の損傷を防止する。

さらに、前記シール５４は前記ロツド５３が前
記高圧媒体側に向つて作動する時に、その外周面
に付着される前記流体の皮膜を払拭するととも
に、前記ロツド５３が反高圧媒体側へ逆作動する
時に、該ロツド５３の外周に付着される泥などを
払拭し、かつ前記高圧媒体中に介在される泥粒な
どが前記バツクアツブリング６４やＵパツキン６
５の嵌着部への侵入を遮断して、該バツクアツプ
リング６４やＵパツキン６５内面の傷付き防止を
するのである。

従つて、前記流体を高圧媒体中に洩らすことな
く、安定した状態で前記ロツドを作動できるよう
にした液圧シリンダである。

（考案が解決しようとする問題点） 第５図において説明した液圧シリンダはそれな
りに優れ、かつ有用である。しかしながら、非常
に高圧の圧力媒体、例えば、近年脚光を浴びつつ
ある海洋開発事業において、深海底の熱水鉱床に
おいて産出される各種鉱石や深海底原に散在する
マンガン団鉱などの採取には適用できない。即
ち、前記各鉱石は何れも数千メートル深さの深海
底に在り、従つて該深海底の圧力は周知のように
数百気圧に達する。従つて、第５図で説明した液
圧シリンダが前記深海底におかれると、該液圧シ
リンダの外部には前記深海底の圧力が作用して、
前記シリンダ５１はその内側にひずみ前記ピスト
ン５２の摺動抵抗が増大するから、前記シリンダ
５１内には前記深海底の圧力に対応する圧力の流
体が常に流入されるとともに、前記ピストン５２
を作動させるために前記流体の圧力は前記深海底
の圧力よりも高圧力にされる。従つて、前記シリ
ンダ５１内の圧力と、前記バツクアツプリング６
４と蓋６１内面とロツド５３外周とによつて画成
される環状空隙５６内の圧力との差が大きくなつ
て、前記Ｕパツキン６５の内面が前記ロツド５３
外周に強く押圧される結果、前記Ｕパツキン６５
内面の摩耗が早められるから、該Ｕパツキン６５
は短期間の間に前記流体の密封機能を失うことに
なる。

また、シール５４は前記深海底の圧力によつて
押圧され、圧力の低い前記環状空隙５６側に反り
返つたりするから、そのシール機能を失うのであ
る。

従つて、前記鉱石などの採取作業によつて海水
中に海泥が介在され、該海泥が介在された海水
が、、前記Ｕパツキン６５やバツクアツプリング
６４の嵌着部まで侵入する。そうすると、前記海
泥を含んだ海水が前記Ｕパツキン６５、バツクア
ツプリング６４の内面とロツド５３外周との間に
潜入して、前記Ｕパツキン６５とバツクアツプリ
ング６４の内周とロツド５３外周は摩耗され、あ
るいは傷付きを発生するから、早期の間に前記流
体が海水中に洩れ出すというような不具合が発生
する。

従つて、本考案は以上に説明したような問題点
を解決し、例えば、深海底におけるような高圧の
圧力媒体中であつても、前記シール５４の高圧媒
体圧力による変化を防止し、かつ前記Ｕパツキン
６５やバツクアツプリング６４などのシールの内
面の摩耗を少なくするとともに、安定した状態で
使用することができる液圧シリンダの提供を目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、シール装置の構成するシールとシー
ルとの間に高圧の圧力媒体の圧力に対応する液体
の圧力を作用させることによつて、第５図で説明
した液圧シリンダの有する問題点の解決を計つた
のであつて、従つてその特徴とするところは、高
圧の圧力媒体中に浸漬されて該高圧媒体中で作動
する液圧シリンダであつて、シリンダ１と、該シ
リンダ１の内面に摺動自在に嵌合すピストン２
と、該ピストン２で隔てられる前記シリンダ１内
の部屋のそれぞれに、前記高圧媒体圧力に対応し
た圧力の流体を流入させ、かつ前記ピストン２を
駆動させるために前記高圧媒体圧力よりも高圧の
流体を流出入させる流出入口１２と、前記ピスト
ン２のすくなくとも一方側に一体的に設けられ、
その先端が前記高圧媒体中に突出するロツド３
と、前記シリンダ１の端部内面に嵌合し、前記ロ
ツド３外周を摺接密封する多段のシール装置とを
含む液圧シリンダにおいて、前記多段のシール装
置における最も高圧媒体側に嵌着されるシール４
と、該シール４の反高圧媒体側に嵌着されるシー
ル５と、前記シリンダ１内面と、ロツド３外周面
とによつて画成される環状空隙６と前記高圧媒体
側とに通ずる通路７と、該通路７開口部の周辺を
囲つて密封される部屋８と、該部屋８と前記通路
７と環状空隙６との内部に充填される液体１０
と、前記部屋８の容積を前記高圧媒体の圧力に対
応して減少しあるいは復元する増減手段９とを設
けたところにある。

（作用） 本考案になる液圧シリンダが高圧媒体中に浸漬
されると、増減手段９に前記高圧媒体の圧力が作
用するので、前記増減手段９の内側に画成された
部屋８の容積は減少され、該部屋８内に充填され
ている液体１０を圧縮する。即ち、該液体１０の
内部には前記高圧媒体に対応する圧縮圧力が発生
し、該圧縮圧力は通路７内の液体１０を介して、
環状空隙６内の液体１０に伝達される。一方、前
記液圧シリンダのシリンダ１内部には、流出入口
１２から前記高圧媒体の圧力に対応した圧力の流
体が流入される。従つて、シール５に対しては、
前記シリンダ１の内部側から前記高圧媒体に対応
する前記流体の圧力が作用するのに対して、前記
環状空隙６側から前記液体１０を介して前記高圧
媒体に対応する液体１０の圧力が作用するのであ
る。

また、シール４に対しては、高圧媒体側から該
高圧媒体の圧力が作用するとともに、前記環状空
隙６側から前記液体１０を介して前記高圧媒体の
圧力に対応する圧縮圧力が作用するのである。

従つて、前記シリンダ１内と環状空隙６内の圧
力は前記高圧媒体に圧力に対応しているから、前
記シール５とシール４は前記高圧媒体に圧力変化
に関わりなくほぼ同程度の圧力が作用した状態で
維持されるのである。

（実施例） 本実施例は第１図乃至第４図を参照しながら以
下に説明する。

第１実施例 本実施例は第１図に基づいて以下に説明する。
本実施例を示す第１図において１はその一端が密
封され、かつその他端が開口するシリンダであ
り、該シリンダ１開口部にはその長手方向の軸心
と同心の貫通孔を有する蓋１１が密封可能に螺着
される。該蓋１１の中空部には摺動自在に嵌合
し、かつその一端が前記シリンダ１の内部に遊嵌
するピストンロツド３が挿通され、該ピストンロ
ツド３の遊嵌側には前記シリンダ１の内周に沿つ
て摺動自在に嵌合するピストン２が固着される。
該ピストン２で隔てられる前記シリンダ１内の部
屋のそれぞれには、海中の圧力に対応するととも
に、前記ピストン２を押圧して前記ピストンロツ
ド３を作動する流体の流出入口１２が設けられ
る。

さらに、前記蓋１１貫通孔の海水側にはその内
面が前記ピストンロツド３外周面に摺接するダス
トシール４が嵌入にされ、かつ該ダストシール４
抜出し防止のための抜止め１３が同ダストシール
４の海水側に嵌着される。また、前記ダストシー
ル４の反海水側の前記蓋１１の貫通孔内面に刻設
されたリング状の溝に、バツクアツプリング１４
と、その一端面にＵ字溝を持つＵパツキン１５の
前記Ｕ字溝の無い側の端面が前記バツクアツプリ
ング１４端面と接した状態で、かつ前記Ｕ字溝の
開口側が前記ピストン２側向きになるように、さ
らに、前記バツクアツプリング１４とＵパツキン
１５の内面が前記ピストンロツド３外周面と摺接
するように嵌着される。そして、前記ダストシー
ル４と、バツクアツプリング１４と、蓋１１貫通
孔の内面と、ピストンロツド３外周面とによつて
画成される環状空隙６内に通ずる通路７を前記液
圧シリンダの外周面から穿設した。また、前記通
路７開口部を中心とする平面を削成し、該平面
に、その一端に外周方向も突出する円板状の突出
縁１６を設け、かつその他端を密封、するととも
に、該密封面が外圧に対応してその内側に凹みあ
るいは復元するダイヤフラム９を、前記突出縁１
６下面を対向させて固着密封した。さらに、前記
ダイヤフラム９内部に画成される部屋８と、通路
７と、環状空隙６との内部に作動油１０を封入し
た。

このような構成にした本考案になる液圧シリン
ダを海底に沈めると、前記ダイヤフラム９には海
中の深さに対応する外圧が作用し、外ダイヤフラ
ム９の上面は該外圧によつてその内側に凹み、前
記部屋８の容積は減少する。従つて、該部屋８内
に封入された作動油１０が圧縮されて内圧を生
じ、該内圧は前記通路７内の作動油１０を介して
前記環状空隙６内の作動油１０内に伝達される。
一方、前記シリンダ１内には前記海中の圧力に対
応する圧力あるいは該対応する圧力よりも高圧の
流体が前記流出入口１２から流入されるので、前
記Ｕパツキン１５には、前記環状空隙６側からは
前記作動油１０を介して前記海中の圧力に対応す
る圧力が作用し、また前記シリンダ１側からは前
記海中の圧力に対応する圧力あるいは該対応する
圧力よりも高圧の流体の圧力が作用する。また、
前記ダストシール４に対しては、前記海中側から
は海中の圧力が作用するとともに、前記環状空隙
６側からは前記作動油１０を介して海中の圧力に
対応する圧力が作用する。

従つて、前記Ｕパツキン１５とダストシール４
の前記環状空隙６側と反環状空隙６側との圧力差
における状況を、既知の液圧シリンダを大気中に
おいて使用する場合と全く同様の圧力差状況にす
ることができる。

第２実施例 本実施例は第２図に基づいて以下に説明する。
即ち、第１図で説明した液圧シリンダにおいて、
前記通路７の開口部側にガスネジを刻設し、該ガ
スネジに、その内部に前記通路７側から前記ダイ
ヤフラム９内の部屋８内に向う作動油１０の流れ
を防止し、かつ前記部屋８内から前記通路７側に
向う作動油１０の流れを通す逆止機構が内設され
るニツプル１７を螺着した構成とした。

このような本考案になる液圧シリンダを海中に
沈めると、海中の圧力によつてその内側に凹む前
記ダイヤフラム９によつて、前記作動油１０内に
発生される圧力は、前記ニツプル１７と通路７と
を通つて前記環状空隙６内に伝達される。そうし
て、Ｕパツキン１５とダストシール４に対する前
記環状空隙６側と反環状空隙６側との圧力差の状
況は第１実施例の項で説明したと全く同様の圧力
差状況となる。

また、本考案になる第２図で示す液圧シリンダ
に作動において、前記シリンダ１内に圧送された
流体が前記Ｕパツキン１５と、その嵌着部との間
やロツド３外周との間を通つて、前記環状空隙６
内に流入することがある。このような場合、前記
環状空隙６内の内圧が前記ダイヤフラム９に作用
する外圧よりも高くなる。従つて、第１図で説明
した液圧シリンダでは、前記内圧によつて前記ダ
イヤフラム９の破損を生ずることがある。本実施
例の液圧シリンダでは、前記ニツプル１７内に内
設された逆止機構の働きによつて、前記ダイヤフ
ラム９内の内圧が高くならないから、該ダイヤフ
ラム９は破損することがない。

第３実施例 本実施例については第３図に基づき説明する。
即ち、第２図で説明した液圧シリンダにおいて、
ダイヤフラム９の付近から通路７に通ずる第２通
路１８を穿設し、該第２通路１８の開口部にガス
ネジに刻設するとともに、外部から前記第２通路
１８側にはある圧力以上の圧力の液体は流入する
が、前記第２通路側から外部への流れを妨げる逆
止機構を内設した第２ニツプル１９を前記ガスネ
ジに螺合した。

即ち、本考案になる液圧シリンダを長期に渡つ
て使用すると、前記通路７や環状空隙７内の作動
油１０量が消耗されて、補給を要することがあ
る。

第１図、第２図で説明した液圧シリンダでは、
前記作動油１０補給のために前記ダイヤフラム９
の脱着を要するから面倒であつたが、本実施例の
液圧シリンダでは前記ダイヤフラム９を脱着する
までもなく、前記第２ニツプル１９から容易に作
動油１０を補給することができる。

また、前記液圧シリンダが海中に沈められて
も、前記ダイヤフラム９の凹みによつて圧縮され
た前記作動油１０の圧力が、前記第２通路１８を
通して前記第２ニツプル１９の逆止機構に伝わる
から、該第２ニツプル１９から前記環状空隙６内
に海水が流入することはない。

なお、前記環状空隙６内の作動油１０圧力の、
前記ダストシール４、Ｕパツキン１５に対する作
用は第１実施例で説明した作用と同様であるから
割愛する。

第４実施例 本実施例については第４図に基づき説明する。
即ち、第３図により説明した液圧シリンダにおい
て、蓋１１貫通孔内面のパツクアツプリング１４
とＵパツキン１５の嵌着溝の反高圧媒体側に、前
記貫通孔と同心のリング状の溝を刻設し、該溝に
Ｏ−リング２０を嵌着し、さらに該Ｏ−リング２
０の内径側にその外周面が当接するとともに、そ
の内周面がロツド３外周面に摺接するリング状の
ステツプシール２１を嵌着した。そして、該ステ
ツプシール２１と、Ｕパツキン１５と、前記蓋１
１内面と、ロツド３外周面とによつて画成さる第
２環状空隙２２に、第３実施例において説明した
通路７と、ニツプル１７と、ダイヤフラム９と、
第２通路１８と、第２ニツプル１９と、作動油１
０とからなる全く同構造、同構成の回路２３を併
設した構成の液圧シリンダとした。

このような構成の液圧シリンダが海中に沈めら
れると、前記環状空隙６と第２環状空隙２２内そ
れぞれの作動油１０内に海中の圧力に対応した圧
縮圧力が発生され、前記環状空隙６内の作動油１
０は前記ダストシール４とＵパツキン１５を押圧
し、また前記第２環状空隙２２内の作動油１０は
前記Ｏ−リング２０、ステツプシール２１、Ｕパ
ツキン１５のＵ字溝側を押圧する。

本実施例になる液圧シリンダは作動のための流
体の海中への洩れを、前記Ｏ−リング２０とステ
ツプシール２１とからなるシール組とＵパツキン
１５とバツクアツプリング１４とからなるシール
組の２段構造として防止する構成にしたので、前
記流体の海中への漏洩に対する信頼性が増すとと
もに、安定した状態で長時間使用することができ
る。

なお、第１乃至第４実施例では前記環状空隙６
や第２環状空隙２２内の作動油１０に高圧媒体の
圧力に対応する内圧を発生させる手段としてその
上面が内側に凹むダイヤフラム９を採用したが、
該ダイヤフラム９をその外周が蛇腹状のベローズ
に置換することもできる。

また、シールとしてはシートパツキン、Ｖパツ
キン、角リング等種々の形態が知られており、こ
れら既知のシールを適宜組合せて使用することが
できる。

（考案の効果） 本考案になる液圧シリンダが高圧の圧力媒体中
に浸漬されると、該高圧媒体に圧力によつて増減
手段９の外部が押圧され、該増減手段９内部に画
成される部屋８の容積が減少され、該部屋８内に
充填されている液体１０内に圧縮圧力が発生す
る。

そして、該圧縮圧力は通路７内の液体１０を介
して環状空隙６内の液体１０に伝達される。従つ
て、該液体１０はシール５をシリンダ１内の流体
に対向して前記環状空隙６側から押圧するから、
前記シール５の前記シリンダ１側と環状空隙６側
との圧力差の状況は、あたかも大気中において使
用される既知の液圧シリンダにおけるシールの圧
力差の状況と同様になり、従つて、前記シール５
内面とロツド３外周との間の接触圧力は、前記大
気中において使用される液圧シリンダのシール内
面とロツド外周との間における接触圧力とほぼ同
等になる。従つて前記シール５内面は前記高圧媒
体中において前記ロツド３を作動しても、その摩
耗量が異常に増大することはない。

また、戦記環状空隙６内の液体１０は既環状空
隙６側から前記高圧媒体の圧力に対向してシール
４を押圧するから、既シール４の前記環状空隙６
側と高圧媒体側との圧力状況は、大気中で使用さ
れる既知の液圧シリンダのシールの環状空隙側と
大気側との圧力状況と同様になり、前記シール４
が前記環状空隙６側に反り返つたりするようなこ
とがなくなつた。

従つて、高圧媒体中で使用しても前記シール４
は破損、変形することもなく、また、前記シール
５の内面が早期に摩耗することのない高圧の圧力
媒体中で使用する液圧シリンダを実現することが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる液圧シリンダの断面図、
第２図乃至第４図は本考案になる第２実施例乃至
第４実施例の液圧シリンダの主要部を示す断面
図、第５図は従来技術になる液圧シリンダの断面
図である。 １……シリンダ、２……ピストン、３……ロツ
ド、４……ダストシール、５……シール、６……
環状空隙、７……通路、８……部屋、９……ダイ
ヤフラム、１０……作動油、１１……蓋、１２…
…流出入口、１４……バツクアツプリング、１５
……Ｕパツキン、１６……突出縁、１７……ニツ
プル、１８……第２通路ン、１９……第２ニツプ
ル、２０……Ｏ−リング、２１……ステツプシー
ル、２２……第２環状空隙、２３……回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高圧の圧力媒体中に浸漬されて該高圧媒体中で
   作動する液圧シリンダであつて、シリンダ１と、
   該シリンダ１の内面に摺動自在に嵌合するピスト
   ン２と、該ピストン２で隔てられる前記シリンダ
   １内の部屋のそれぞれに、前記高圧媒体の圧力に
   対応した圧力の流体を流入させ、かつ前記ピスト
   ン２を駆動させるために前記高圧媒体の圧力より
   も高圧の流体を流出入させる流出入口１２と、前
   記ピストン２の少なくとも一方側に一体的に設け
   られ、その先端が前記高圧媒体中に突出するピス
   トンロツド３と、前記シリンダ１の端部内面に嵌
   合し、前記ピストンロツド３外周を摺接密封する
   多段のシール装置とを含む液圧シリンダにおい
   て、前記多段のシール装置における最も高圧媒体
   側に嵌着されるシール４と、該シール４の反高圧
   媒体側に嵌着されるシール５と、前記シリンダ１
   内面と、ピストンロツド３外周面とによつて画成
   される環状空隙６と前記高圧媒体側とに通ずる通
   路７と、該通路７開口部の周辺を囲つて密封され
   る部屋８と、該部屋８と前記通路７と環状空隙６
   との内部に充填される液体１０と、前記部屋８の
   容積を前記高圧媒体の圧力に対応して減少しある
   いは復元する増減手段９とを設けたことを特徴と
   する高圧の圧力媒体中で使用する液圧シリンダ。