JPH066828U

JPH066828U - 超高圧シール構造

Info

Publication number: JPH066828U
Application number: JP9005891U
Authority: JP
Inventors: 隆弘阿部; 豊村上; 信行鈴木; 照夫高橋; 憲隆岸本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1994-01-28
Anticipated expiration: 2005-12-18
Also published as: JPH0754689Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】高圧筒の端部を、低圧から超高圧に至るまで
確実に封止できるシール構造を提供する。【構成】筒状のシール部内に配置した受圧部材と、シ
ール部端部に固定された栓体との間に、前方パッキン受
けと、パッキン部材と、後方パッキン受けとを配置し、
前記パッキン部材を、ゴムパッキンを前方および後方の
メタルパッキンで挟持して構成する。【効果】シール部は、１００００kg/cm ²を超える超圧
力まで、漏洩することなく確実に封止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば高圧筒内を加圧する際に、筒端部を密封するために使用される超高圧シール構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

高圧筒内に加圧液を注入して、高圧筒内面を超高圧に加圧する場合には、開放されている筒端部を密封封止しており、この密封部では超高圧でも漏洩しないシール構造が必要とされる。従来、上記シール構造としては、高圧筒を１０００kg/cm³未満の比較的低圧で加圧する場合には、皮パッキンおよびＯリングを使用した構造が知られており、１０００kg/cm³以上の高圧で加圧する場合には、メタルパッキンを使用した構造が知られている。

【０００３】さらに、本願出願人は、より高圧で加圧する場合にも確実に封止できるシール構造を開発しており、前記メタルパッキンを改良して５０００〜８０００kg/cm³ 程度の超高圧にも耐え得るシーリング装置を提案している（特公平２−６０９０９号）。この装置では、皮パッキンとＯリングとで低圧シーリング部を構成し、この低圧シーリングの先端側に、内向きのテーパー面を設けたメタルパッキンを配置し、さらに、この先端側に、メタルパッキンのテーパー面に対応して外向きのテーパー面を持ったリテーナを配置している。上記装置では、昇圧に従って低圧シーリングから漏洩しだした圧力水がメタルパッキンを圧迫し、リテーナとの接触面によりメタルパッキンが外方に拡張するように変形して、高圧筒の内面と強圧状態で密着してシール部を強固に封止するものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記したシーリング装置は、８０００kg/cm³付近で、なおかつ、この数値を超える圧力にも耐え得ることを目的として提案されたものである。しかし、最近では、さらに高圧でも漏洩することなく、確実に密封封止できるシール構造の開発が望まれており、具体的には、１００００kg/cm³の圧力にも耐えられるシール構造の実現が望まれている。この考案は上記事情を背景としてなされたものであり、１００００kg/cm³以上の圧力でも確実に封止できるシール構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本願考案の超高圧シール構造は、筒状のシール部内に、シール部内面に沿った外周形状を有する受圧部を先端側に有し、かつ、受圧部後部に中心ロッドが設けられた受圧部材が嵌挿されているとともに、前記中心ロッドは、シール部端部に固定された栓体に係止されており、前記受圧部材と栓体との間に、順次、前方パッキン受けと、パッキン部材と、後方パッキン受けとが中心ロッドに嵌挿されて配置されており、前記パッキン部材は、ゴムパッキンを前方および後方のメタルパッキンで挟持した構成からなることを特徴とする。

【０００６】上記受圧部は、通常は、シール部内面に沿って、この内面と僅かな隙間を有する形状に成形される。そして、受圧部材の中心ロッドは、受圧部材を位置決めするように栓体に係止される。この係止は、中心ロッドをナットで栓体固定する方法などにより行うことができるが、他には、受圧部材と栓体とを一体の構造にして係止状態にすることも可能である。さらに、栓体は、螺合等の手段により、シール部端部に固定される。

【０００７】次に、前方パッキン受けと後方パッキン受けとは、それぞれ独立した部材で構成する他に、受圧部または栓体の一部構造によって構成することも可能である。そして、その材質には、超高圧によって圧潰されない程度の強度を有することが必要である。上記パッキン受けで挟持されるメタルパッキンは、超高圧の加圧によって適度に変形する材質が望ましく、例えばＰb −Ｓn 合金が適している。また、メタルパッキン間に挟持されるゴムパッキンは、低圧でも適度に変形する材料が望ましく、例えば、ブチルゴムなどが望ましい。

【０００８】また、前方パッキン受けと前方メタルパッキンとは、互いの当接面側に、外周に向けて後方に傾斜する傾斜面を有し、後方メタルパッキンと後方パッキン受けとは、互いの当接面側に、外周に向けて前方に傾斜する傾斜面を有しているのが望ましい。さらには、前方パッキン受けと前方メタルパッキンとは、互いの当接面側に、内周側で、内周に向けて前方に傾斜する内方傾斜面を有し、また、後方メタルパッキンと後方パッキン受けとは、内周側で、内周に向けて前方に傾斜する内方傾斜面を有しているのが望ましく、また、同様に、前方パッキン受けと前方メタルパッキンとの当接面側に、内周側で、内周に向けて前方に傾斜する内方傾斜面を形成することも可能である。なお、メタルパッキンと前方または後方パッキン受けとの当接面は、上記形状の傾斜面で全体が構成されていることが必須とされるものではなく、水平な面を含むものであってもよい。この水平な面は、特にメタルパッキンの外周端に形成するのが望ましい。

【０００９】

【作用】

すなわち、本願考案の超高圧シール構造によれば、シール部の前方に注入された圧力液は、受圧部の前面に、後方に向いた圧力を付加するとともに、受圧部とシール部内面との隙間を通って前方のパッキン受けに後方に向いた圧力を加える。この圧力が低圧の状態では、パッキン受けに加えられた圧力は、前方メタルパッキンからゴムパッキンへと伝えられ、ゴムパッキンが優先して外方に拡がるように変形し、シール部の内面と強固に密着してシール部を密閉する。そして、さらに加圧力が増すと、前方および後方メタルパッキンへの押圧力も増し、各メタルパッキンは適度に圧潰して、メタルがシール部の内周面に圧着して強固に封止する。上記によりシール部は低圧から超高圧に至るまで、漏洩することなく確実に封止される。

【００１０】さらに、本願の第２の考案によれば、前方メタルパッキンでは、接触面の傾斜によってメタルは確実に外周側に押され、適度に圧潰したメタルがシール部の内周面に圧着して強固に封止する。一方、後方メタルパッキンでは、接触面の傾斜によって、外周側で上記と同様にメタルが外周側に押され、圧潰したメタルがシール部の内周面を封止する。また、後方メタルパッキンの内周側では、接触面の傾斜によってメタルが内周側に押され、適度に圧潰したメタルが中心ロッドの表面に圧着してロッドとの間を強固に封止する。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下に、この考案の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説明する。高圧が付加され高圧筒１は、内外周にテーパーを設けた長尺円筒形状からなり、その両端側に、開放されたシール部２、３を有している。なお、シール部２、３の端部内面には、めねじ２ａ、３ａが形成されている。上記高圧筒１内には、シール部２、３を除いて、高圧筒１の内面と僅かな隙間を有するように長尺円柱状の中心棹体４が挿入されており、さらに、高圧筒１の大径側では、中心棹体４の外周端部にスリーブ５が嵌込まれている。

【００１２】上記中心棹体４の両端後方（高圧筒の軸方向中心側を前方として）には、シール部２、３の内面と僅かに隙間を有する円柱状の受圧部６、７が配置されており、受圧部６、７の後方に設けた中心ロッド８、９は、後述する栓体１０、１１の中心孔を貫通している。上記受圧部６または７と中心ロッド８または９とによって受圧部材が構成されており、受圧部の先端から中心ロッドの後端に亘り、加圧液移送路１２、１３用の貫通孔がそれぞれ形成されている。なお、加圧液移送路１３では、受圧部７の中心部から側壁に達する分岐路１３ａが設けられている。また、各中心ロッド８、９の後端には、加圧液移送路と外部加圧装置（図示しない）とを連結するコネクタ部１４、１５が設けられている。

【００１３】上記シール部２、３のめねじ２ａ、３ａには、栓体１０、１１のねじ筒が螺合されており、この栓体１０の先端と前記受圧部６との間には、先端側から順次、それぞれ中心穴を有する前方パッキン受け１８、前方メタルパッキン１９、ゴムパッキン２０、後方メタルパッキン２１、後方パッキン受け２２が中心ロッド８に嵌挿されて密着配置されており、前方メタルパッキン１９、ゴムパッキン２０、後方メタルパッキン２１によりパッキン部材が構成されている。上記前方パッキン受け１８および後方パッキン受け２２には、超高圧でも圧潰しない強度の材質が使用され、これに対し、前方メタルパッキン１９、後方メタルパッキン２１には、超高圧で適度に圧潰するＰb ５０ｗｔ％−Ｓn ５０ｗｔ％合金が用いられており、ゴムパッキンには、低圧で適度に変形するブチルゴムが用いられている。なお、栓体１１と受圧部７との間にも、同様に、前方パッキン受け２３、前方メタルパッキン２４、ゴムパッキン２５、後方メタルパッキン２６、後方パッキン受け２７が配置されており、前方メタルパッキン２４、ゴムパッキン２５、後方メタルパッキン２６によりパッキン部材が構成されている。

【００１４】前記前方メタルパッキン１９、２４の前面は、外周側端部を除いて、外周に向けて後方に徐々に傾斜する弧面で形成されており、外周側端部は、平坦面で形成されている。一方、前方パッキン受け１８、２３の後面は、上記前方メタルパッキン１９、２４の前面に沿う形状を有しており、上記後面と前面とは、密着して当接している。また、前方メタルパッキン１９、２４の後面は平坦面で形成されており、リング状のゴムパッキン２０、２５と密着して当接し、ゴムパッキン２０、２５は、さらに、前面を平坦面とした後方メタルパッキン２１、２６と密着して当接している。

【００１５】後方メタルパッキン２１、２６の後面は、内周側端部を除いて、径の２／３位置から内周に向けて前方に徐々に傾斜する弧面で形成されており、内周側端部は平坦面で構成されている。さらに、上記後面は、外周側端部を除いて、上記２／３位置から外周に向けて前方に徐々に傾斜する弧面で形成されており、外周側端部は平坦面で構成されている。一方、後方パッキン受け２２、２７は、上記後方メタルパッキン２１、２６の後面に沿った前面を有しており、互いに密着して当接している。上記した前後方パッキン受け、パッキン部材は互いに密着して当接することにより、全体で筒状の形状となり、その外周面はシール部の内面に嵌った状態となっている。なお、受圧部材は、上記各部材を受圧部６、７と栓体１０、１１とで強固に挟持するように、中心ロッド８、９の端部のおねじにナット２８が締付けられている。

【００１６】次に、上記装置の作用について説明すると、外部の加圧装置（図示しない）で加圧された加圧液を、コネクタ部１４、１５を介して加圧液移送路１２、１３へと送り込む。加圧液は、移送路１２、１３を通って受圧部６、７の先端から高圧筒１内へと注入され、中心棹体４と高圧筒１との隙間、および中心棹体４と受圧部６、７との隙間に充満される。加圧液は、受圧部６、７を後方に押圧し、さらに、受圧部６、７の外周面と高圧筒１の内面との隙間へと侵入し、前方パッキン受け１８、２３を後方に押圧する。この押圧力は前方メタルパッキン１９、２４からゴムパッキン２０、２５へと伝わり、このゴムパッキン２０、２５を押して外方に拡がるように変形させる。したがって、ゴムパッキン２０、２５の外周面は、シール部２、３の内面に押付けられて、シール部２、３の内面を全周に渡り封止する。

【００１７】なお、加圧液の圧力が比較的低圧の状態（例えば、１０００kg/cm³未満）では、メタルパッキン１９、２１、２４、２６の変形量は僅かである。さらに、加圧液の圧力が増加すると、各メタルパッキンの変形量が増大し、前方メタルパッキン１９、２４では、前方パッキン受け１９、２４との当接面形状に従って、メタルが外周側に押され、圧潰したメタル（特に平坦な部分）がシール部２、３の内面に圧着して、これを封止する。

【００１８】一方、後方メタルパッキン２１、２６では、後方パッキン受け２２、２７との当接面形状に従って、後方メタルパッキン２１、２６の外周側が、外周方向に押され、圧潰したメタルがシール部２、３の内面に圧着して、シール部２、３を封止する。また、同時に、後方メタルパッキン２１、２６の内周側は、内周方向に押され、圧潰したメタルが中心ロッド８、９に圧着して、中心ロッド８、９との間を封止する。上記のシール構造において、加圧液の圧力を１５０００kg/cm³まで昇圧させたが、シール部２、３からの漏洩は全くなく、確実に封止されていた。

【００１９】（実施例２）次に、他の実施例を第５図に基づいて説明する。なお、この実施例２で、実施例１と同様の構造を有するものは、同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。高圧筒３０の両端は、実施例１と同様にシール部３１、３２を有し、このシール部３１、３２に、受圧部材、前方パッキン受け１８、２３、前方メタルパッキン１９、２４、ゴムパッキン２０、２５、後方メタルパッキン２１、２６、後方パッキン受け２２、２７が配置されている。また、各後方パッキン受けの後方であって、シール部３１、３２端部には、円柱状の中間部材３３、３４が嵌込まれている。さらに、中間部材３３、３４は、シール部の端部に固定された栓体３５、３６の凹部に嵌合して係止されている。栓体３５は、有底円柱形を軸方向に２分割した分割部材を合わせた構造からなり、穴部は底側が大径とされている。この大径穴３５ａが、シール部３１の端部に形成された大径部３１ａに係合されており、２つの分割部材をボルト、ナットで固定することにより栓体３５をシール部３１に固定している。

【００２０】一方、栓体３６は、有底円柱形状からなり、穴の側面にめねじが形成され、このめねじをシール部３２の端部外周面に形成されたおねじに螺合させて、栓体３６をシール部３２に固定している。なお、受圧部材の中心ロッド８、９は、実施例１と同様に、ナット２８によって、栓体３５、３６に固定されている。実施例２でも、実施例１と同様に高圧筒内に加圧液を注入したところ、１５０００kg/cm³に至る圧力でも漏洩することなく確実に封止されていた。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本願考案の超高圧シール構造によれば、筒状のシール部内に、シール部内面に沿った外周形状を有する受圧部を先端側に有し、かつ、受圧部後部に中心ロッドが設けられた受圧部材が嵌挿され、前記中心ロッドは、シール部端部に固定された栓体に係止されており、前記受圧部材と、栓体との間に、前方パッキン受けと、パッキン部材と、後方パッキン受けとが中心ロッドに嵌挿されて配置されており、前記パッキン部材は、ゴムパッキンを前方および後方のメタルパッキンで挟持した構成からなるので、１０００kg/cm³未満の低圧から、１００００kg/cm³を超える超高圧の圧力に至るまで、漏洩することなく、確実にシール部が封止される効果がある。

【００２２】また、前方メタルパッキンと前方パッキン受けとを、外周に向けて後方に傾斜する傾斜面を有する面で当接させ、後方メタルパッキンと後方パッキン受けとを、内周側で、内周に向けて前方に傾斜する内方傾斜面を有し、外周側で、外周に向けて前方に傾斜する外方傾斜面を有する面で当接させれば、メタルパッキンが効果的に変形して密封がより確実になる効果がある。

【提出日】平成４年８月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

高圧筒内に加圧液を注入して、高圧筒内面を超高圧に加圧する場合には、開放されている筒端部を密封封止しており、この密封部では超高圧でも漏洩しないシール構造が必要とされる。従来、上記シール構造としては、高圧筒を１０００kg/cm ²未満の比較的低圧で加圧する場合には、皮パッキンおよびＯリングを使用した構造が知られており、１０００kg/cm ²以上の高圧で加圧する場合には、メタルパッキンを使用した構造が知られている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】さらに、本願出願人は、より高圧で加圧する場合にも確実に封止できるシール構造を開発しており、前記メタルパッキンを改良して５０００〜８０００kg/cm ² 程度の超高圧にも耐え得るシーリング装置を提案している（特公平２−６０９０９号）。この装置では、皮パッキンとＯリングとで低圧シーリング部を構成し、この低圧シーリングの先端側に、内向きのテーパー面を設けたメタルパッキンを配置し、さらに、この先端側に、メタルパッキンのテーパー面に対応して外向きのテーパー面を持ったリテーナを配置している。上記装置では、昇圧に従って低圧シーリングから漏洩しだした圧力水がメタルパッキンを圧迫し、リテーナとの接触面によりメタルパッキンが外方に拡張するように変形して、高圧筒の内面と強圧状態で密着してシール部を強固に封止するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記したシーリング装置は、８０００kg/cm ²付近で、なおかつ、この数値を超える圧力にも耐え得ることを目的として提案されたものである。しかし、最近では、さらに高圧でも漏洩することなく、確実に密封封止できるシール構造の開発が望まれており、具体的には、１００００kg/cm ²の圧力にも耐えられるシール構造の実現が望まれている。この考案は上記事情を背景としてなされたものであり、１００００kg/cm ²以上の圧力でも確実に封止できるシール構造を提供することを目的とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】なお、加圧液の圧力が比較的低圧の状態（例えば、１０００kg/cm ²未満）では、メタルパッキン１９、２１、２４、２６の変形量は僅かである。さらに、加圧液の圧力が増加すると、各メタルパッキンの変形量が増大し、前方メタルパッキン１９、２４では、前方パッキン受け１９、２４との当接面形状に従って、メタルが外周側に押され、圧潰したメタル（特に平坦な部分）がシール部２、３の内面に圧着して、これを封止する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】一方、後方メタルパッキン２１、２６では、後方パッキン受け２２、２７との当接面形状に従って、後方メタルパッキン２１、２６の外周側が、外周方向に押され、圧潰したメタルがシール部２、３の内面に圧着して、シール部２、３を封止する。また、同時に、後方メタルパッキン２１、２６の内周側は、内周方向に押され、圧潰したメタルが中心ロッド８、９に圧着して、中心ロッド８、９との間を封止する。上記のシール構造において、加圧液の圧力を１５０００kg/cm ²まで昇圧させたが、シール部２、３からの漏洩は全くなく、確実に封止されていた。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】一方、栓体３６は、有底円柱形状からなり、穴の側面にめねじが形成され、このめねじをシール部３２の端部外周面に形成されたおねじに螺合させて、栓体３６をシール部３２に固定している。なお、受圧部材の中心ロッド８、９は、実施例１と同様に、ナット２８によって、栓体３５、３６に固定されている。実施例２でも、実施例１と同様に高圧筒内に加圧液を注入したところ、１５０００kg/cm ²に至る圧力でも漏洩することなく確実に封止されていた。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本願考案の超高圧シール構造によれば、筒状のシール部内に、シール部内面に沿った外周形状を有する受圧部を先端側に有し、かつ、受圧部後部に中心ロッドが設けられた受圧部材が嵌挿され、前記中心ロッドは、シール部端部に固定された栓体に係止されており、前記受圧部材と、栓体との間に、前方パッキン受けと、パッキン部材と、後方パッキン受けとが中心ロッドに嵌挿されて配置されており、前記パッキン部材は、ゴムパッキンを前方および後方のメタルパッキンで挟持した構成からなるので、１０００kg/cm ²未満の低圧から、１００００kg/cm ²を超える超高圧の圧力に至るまで、漏洩することなく、確実にシール部が封止される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例の一部拡大断面図である。

【図２】図２は、同じく実施例の一部拡大断面図であ
る。

【図３】図３は、実施例の構造を含む高圧筒の断面図で
ある。

【図４】図４は、パッキン部材の分解図である。

【図４】図５は、他の実施例の一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１高圧筒２シール部６受圧部８中心ロッド１０栓体１８前方パッキン受け１９前方メタルパッキン２０ゴムパッキン２１後方メタルパッキン２２後方パッキン受け３０高圧筒３１シール部３５栓体

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例の一部拡大断面図である。

【図２】図２は、同じく実施例の一部拡大断面図であ
る。

【図４】図４は、パッキン部材の分解図である。

【図５】図５は、他の実施例の一部拡大断面図である。

【符号の説明】１高圧筒２シール部６受圧部８中心ロッド１０栓体１８前方パッキン受け１９前方メタルパッキン２０ゴムパッキン２１後方メタルパッキン２２後方パッキン受け３０高圧筒３１シール部３５栓体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者高橋照夫北海道室蘭市茶津町４番地株式会社日本製鋼所内 (72)考案者岸本憲隆北海道室蘭市茶津町４番地株式会社日本製鋼所内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】筒状のシール部内に、シール部内面に沿
った外周形状を有する受圧部を先端側に有し、かつ、受
圧部後部に中心ロッドが設けられた受圧部材が嵌挿され
ているとともに、前記中心ロッドは、シール部端部に固
定された栓体に係止されており、前記受圧部材と、栓体
との間に、順次、前方パッキン受けと、パッキン部材
と、後方パッキン受けとが中心ロッドに嵌挿されて配置
されており、前記パッキン部材は、ゴムパッキンを前方
および後方のメタルパッキンで挟持した構成からなるこ
とを特徴とする超高圧シール構造
【請求項２】前方パッキン受けと前方メタルパッキン
とは、互いの当接面側に、外周に向けて後方に傾斜する
傾斜面を有しており、後方メタルパッキンと後方パッキ
ン受けとは、互いの当接面側に、内周側で、内周に向け
て前方に傾斜する内方傾斜面を有し、外周側で、外周に
向けて前方に傾斜する外方傾斜面を有することを特徴と
する請求項１記載の超高圧シール構造