JPH073087Y2

JPH073087Y2 - 高圧流体シール装置

Info

Publication number: JPH073087Y2
Application number: JP1990051066U
Authority: JP
Inventors: 吉輝谷川
Original assignee: 株式会社電業社機械製作所
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2005-01-30
Also published as: JPH0410158U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、数千kg/cm²に及び超高圧流体を扱う高圧流体
装置に応用され、高圧側シリンダとプランジャとの間を
シールするのに好適な高圧流体シール装置に関するもの
である。

（従来の技術）従来の高圧流体シール装置の一例が、特公昭55−6790号
公報に示されている。この従来技術は、高圧側シリンダ
のパッキン箱に収納されるパッキンが、高圧側に向けて
縮小される円錐状外周面を有する筒状パッキン部材と、
この円錐状外周面とパッキン箱の内周面等で形成される
断面三角形の環状空間に介装されるＯリングとを組み合
せて形成されたものである。そして、高圧室側の流体圧
が高圧になるほどＯリングが断面三角形の空間のより狭
い方向に押圧され、Ｏリングが円錐状外周面とパッキン
箱の内周面に強く密着される。また、Ｏリングが円錐状
外周面を押圧する力によって筒状パッキン部材の内孔に
収縮方向の力が作用してプランジャに強く密着される。
このようにして、超高圧流体のシールがなされる。

ところで、上記従来技術にあっては、高圧室側の流体圧
が高圧になるほどＯリングが断面三角形の空間のより狭
い方向に押圧されるので、強度の弾性変形が強いられ
る。このために、早期にＯリングの破損が生じ易く、ま
た塑性変形を生じてパッキンとしての機能を失ない易
い。また、超高圧流体によりパッキン箱の内周面が拡大
され、パッキン箱の内周面と筒状パッキン部材の外周面
の間に隙間を生じ、この隙間にＯリングがはみ出し噛み
込まれて破損され易い。これらの理由によって、上記の
従来技術は耐用寿命が短いという不具合があった。

そこで、上記の従来技術を改善する技術が、特公昭61−
8311号公報に示されている。この特公昭61−8311号公報
に示された技術は、Ｏリングに代えて、筒状パッキン部
材の円錐状外周面に密着する円錐状内周面を有する断面
略５角形の弾性パッキン部材を断面三角形の環状空間に
介装させることを特徴とする。

（考案が解決しようとする課題）ところで、上記特公昭61−8311号公報に示された技術に
あっては、弾性リングを断面略５角形とすることで、Ｏ
リングに比較して弾性変形の度合が少なくなり、筒状パ
ッキン部材とパッキン箱の内周面との間の隙間にはみ出
すようなことがなく、それだけ弾性リングの破損等が少
なく耐用寿命も長くなる。しかしながら、弾性リングは
断面三角形の環状空間に介装されており、流体圧力によ
り断面三角形の空間の狭い方向に強く押圧されて塑性変
形を生じ、耐用寿命が未だ充分なものでない。

本考案は、上記したごとき従来の高圧流体シール装置の
事情に鑑みてなされたもので、パッキンを強度に変形さ
せずに塑性変形を回避して、耐用寿命の長い高圧流体シ
ール装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本考案の高圧流体シール
装置は以下のように構成されている。

まず、本考案の高圧流体シール装置は、高圧室を形成す
る高圧側シリンダのパッキン箱にパッキンを収納して、
前記高圧側シリンダと前記高圧室に挿入されるプランジ
ャとの間をシールする高圧流体シール装置において、前
記パッキンを筒状パッキン部材とリング状パッキン部材
を組み合せて形成し、前記筒状パッキン部材は前記プラ
ンジャに水密に嵌合する内孔と前記高圧室側に向けた壁
面を有する段差部とこの段差部に連接され前記高圧室側
に向けて縮小する円錐状外周面とこれより高圧室側に向
けて連接される円筒状外周面とを有し、この円筒状外周
面の先端部外周を前記パッキン箱内の高圧室側に設けた
トップアダプタの孔に嵌合させ、前記リング状パッキン
部材は前記筒状パッキン部材より弾性に優れているとと
もに前記円錐状外周面に内接しかつ前記パッキン箱の内
周面に外接するように構成されている。

また、本考案の高圧流体シール装置は、前記筒状パッキ
ン部材の円筒状外周面に代えて、前記円錐状外周面を前
記リング状パッキン部材が内接する位置より前記高圧室
側に延設し、この円錐状外周面の先端部外周を前記トッ
プアダプタに設けた円錐状の孔に嵌合させるように構成
しても良い。

そして、前記円筒状外周面の前記高圧室側の先端部外周
に面取りを形成し、前記トップアダプタの前記孔にこの
面取りが接続する円錐状内周面を形成し、前記筒状パッ
キン部材を高圧室側に押圧保持するパッキングランドを
前記パッキン箱の開口部に螺合させて構成することもで
きる。

（作用）筒状パッキン部材が、高圧室側に向けた壁面を有する段
差部とこの段差部に連設され高圧室側に向けて縮小する
円錐状外周面を有しているので、円錐状外周面に内接さ
せて嵌合されたリング状パッキン部材が高圧流体の圧力
で強く押圧されても、段差部の壁面と円錐状外周面およ
びパッキン箱の内周面で形成される略コ字状により、弾
性変形が制約されて極端な変形は生じない。また、筒状
パッキン部材は、リング状パッキン部材が嵌合される円
錐状外周面より高圧室側に連接された筒状外周面を有す
るので、流体圧力でこの筒状外周面は内孔方向に押圧収
縮されてプランジャに一層強く内孔が密着する。そし
て、パッキン箱内の高圧室側に、円筒状外周面の先端部
外周が嵌合する孔を有するトップアダプタを設けたの
で、リング状パッキン部材の位置を制約して適宜なつぶ
し代を確保できて確実な初期シールが得られる。また、
円筒状外周面の先端部外周がトップアダプタに嵌合され
て筒状パッキン部材の先端部の内孔の拡大が規制され、
流体圧力によりプランジャとの間に隙間を生じることが
ない。

また、円筒状外周面を、リング状パッキン部材が嵌合さ
れる位置より高圧室側に延設すれば、この延設された部
分が流体圧力で内孔方向に押圧収縮されてプランジャに
一層強く内孔が密着する。しかも、先端に近いほど外径
が小となるので弾性変形が容易となり、筒状パッキン部
材の内孔を高圧室側の先端から流体圧力に応じてプラン
ジャに密接させ得る。

そして、円筒状外周面の高圧室側の先端部外周に面取り
を設け、トップアダプタにこの面取りに重合する円錐状
内周面を形成し、パッキン箱の開口部に螺合させたパッ
キングランドで、筒状パッキン部材をトップアダプタに
押圧保持させるならば、パッキングランドを増し締めす
ることで、筒状パッキン部材の先端部を収縮させて内孔
をプランジャに密着させ得る。

（実施例）以下、本考案の高圧流体シール装置の実施例を第１図な
いし第３図を参照して説明する。第１図は、本考案の高
圧流体シール装置を超高圧流体を発生させる増圧機に応
用した一実施例の断面図であり、第２図は、第１図の要
部拡大断面図であり、第３図は、超高圧流体による力の
作用を説明する図である。

第１図ないし第３図において、低圧側シリンダ１に低圧
室２が形成され、この低圧室２内をピストン３が往復移
動するように構成される。また、低圧側シリンダ１に連
設させて高圧側シリンダ４が設けられ、この高圧側シリ
ンダ４に高圧室５が形成される。そして、ピストン３に
一体的に設けられたプランジャ６が、低圧室２と高圧室
５の間に跨がって配置され、プランジャ６の先端部が高
圧室５内を往復移動するように構成される。さらに、高
圧室５に、高圧室５内に流体を供給させる際にのみ開放
される逆止弁７と、高圧室５で発生された高圧流体を送
り出す際にのみ開放される逆止弁８が配管接続される。
また、高圧側シリンダ４には、低圧室２に開口させて高
圧室５と同軸心の有底孔からなるパッキン箱９が形成さ
れ、その開口部に径の大きなネジ孔10が形成される。こ
のパッキン箱９には、高圧室５側から順次に剛性のトッ
プアダプタ11と筒状パッキン部材12とバックアップリン
グ13および剛性のボトムアダプタ14が嵌合挿入され、ネ
ジ孔10に螺合するパッキングランド15でこれらが押圧保
持される。さらに、後述するように、トップアダプタ11
と筒状パッキン部材12およびパッキン箱９の内周面によ
り環状の空間が形成され、そこにリング状パッキン部材
16が配置される。

筒状パッキン部材12は、例えばナイロンやテフロン等の
耐摩耗性に優れた樹脂で形成され、プランジャ６に密着
嵌合する内径の内孔12aを有し、パッキン箱９の内周面
に密接する外周面12bを有する。さらに、高圧室５側に
向けた壁面12cを有する段差部が形成され、この段差部
に連接されて高圧室５側に向けて外径を縮小させる円錐
状外周面12dが形成され、さらにこの円錐状外周面12dの
先端に筒状外周面12eが連設状態で形成される。なお、
内孔12aは、低圧室２側をプランジャ６の外径と同一の
内径とし、高圧室５側に向けて小径となるような円錐状
としても良い。トップアダプタ11は、パッキン箱９に嵌
合する外周面とプランジャ６が遊貫する内孔を有し、さ
らに筒状パッキン部材12の筒状外周面12eの先端部外周
が嵌合する有底孔11aが設けられている。そして、Ｏリ
ング等からなるリング状パッキン部材16は、筒状パッキ
ン部材12より弾性に優れたやわらかな合成ゴムや天然ゴ
ムなどで形成され、筒状パッキン部材12の円錐状外周面
12dに内接しかつパッキン箱９の内周面に外接して適宜
なつぶし代が得られるような寸法に設定される。さら
に、バックアップリング13は、プランジャ６に密着する
内孔とパッキン箱９の内周面に接する外周面を有する。
そして、ボトムアダプタ14は、プランジャ６が遊貫する
内孔とパッキン箱９の内周面に嵌合する外周面を有す
る。そしてさらに、パッキングランド15は、プランジャ
６が遊貫する内孔とボトムアダプタが嵌合する有底孔を
有するとともに外周面にネジ孔10に螺合するネジが刻設
される。

かかる構成において、トップアダプタ11に位置が制約さ
れて、リング状パッキン部材16の位置決めがなされて適
宜なつぶし代が設けられ、パッキン箱９の内周面と筒状
パッキン部材12の円錐状外周面12dに所定の圧力で接す
るとともに、筒状パッキン部材12の内孔12aにプランジ
ャ６が密接して、初期シールが得られる。そこで、低圧
室２側に適宜な圧力流体を流入させてピストン３を第１
図で右側方向に移動させると、高圧室５にプランジャ６
が突出して高圧室５内の流体は増圧されて超高圧流体が
発生される。この超高圧流体の圧力（第３図でF₁）によ
り、リング状パッキン部材16は、低圧室２側に押圧移動
される。すると、円錐状外周面12dによりつぶし代が大
きくなり、それだけ接面圧力も高くなりシール効果が増
大する。そして、段差部の壁面12cに当接するならば、
リング状パッキン部材16の弾性変形は、壁面12cと円錐
状外周面12dおよびパッキン箱９の内周面で形成される
断面略コ字状に制約されて、極端に変形されることなし
に接面圧力を増加させ得る。また、筒状パッキン部材12
の筒状外周面12eは超高圧流体の圧力（第３図のF₂）に
より内孔12a方向に押圧収縮され、内孔12aがプランジャ
６に一層強く密着させられる。もって、超高圧流体に対
するシール効果が増大させられる。ここで、トップアダ
プタ11の有底孔11aが、筒状パッキン部材12の筒状外周
面12eの先端部に嵌合しているので、筒状外周面12eの先
端部の内孔12aを拡張させる変形が規制され、筒状パッ
キン部材12とプランジャ６の間のシール効果を確実に保
持させるのに有効である。

このように、超高圧流体を発生させる装置のシール装置
に応用しても、リング状パッキン部材16は極端に変形さ
れることがなく、それだけ塑性変形および破損が生じに
くくて耐用寿命の長いものとなる。そして、使用休止時
には、超高圧流体の発生も休止するので、リング状パッ
キン部材16は自己の弾力により円錐状外周面12aを高圧
室５側に向けて徐々にずれ、弾性力を回復して塑性変形
も極めて少なく耐用寿命が長くなる。また、超高圧流体
の圧力により、筒状パッキン部材12の内孔12aがプラン
ジャ６に密接されるので、内孔12aが摩耗してもシール
効果が確実に維持され得る。

第４図は、本考案の高圧流体シール装置の他の実施例の
要部断面図である。第４図において、第２図と同じ部材
には同じ符号を付け、同じまたは類似の機能には同じ添
字を付けて重複する説明を省略する。

第４図において、第２図と相違するところは、以下の通
りである。まず、筒状パッキン部材22の筒状外周面22e
の先端部外周に面取り22fがなされ、この面取り22fに重
合する円錐状内周面21aがトップアダプタ21に形成され
る。なお、筒状パッキン部材22の先端は、トップアダプ
タ21の円錐状内周面21aを形成する有底孔の底面に当接
しない。また、壁面12cを有する段差部に代えて、筒状
パッキン部材22には第２の円錐状外周面22gが形成さ
れ、この第２の円錐状外周面22gとパッキン箱９の内周
面で形成される断面三角形の環状の空間に、この三角形
に断面形状が合致するとともに高圧室５側に向けた壁面
17aを有し、硬い樹脂等で形成された三角リング17が配
置される。

かかる構成にあっては、パッキングランド15を増し締め
すると、トップアダプタ21の円錐状内周面21aによって
筒状外周面22eの先端部が内孔22a方向に押圧収縮され、
内孔22aがプランジャ６により強く密着させられる。そ
こで、プランジャ６の摺動で筒状パッキン部材22の内孔
22aが摩耗した際には、パッキングランド11を増し締め
すれば、シール効果を維持させ得る。また、超高圧流体
の圧力によりパッキン箱９の内周面の径が拡大され、筒
状パッキン部材22の外周面22bとの間の隙間が大きくな
るが、三角リング17も同様にパッキ箱９の内周面に当接
されるよう拡大される。このため、リング状パッキン部
材16が隙間にはみ出して噛み込まれるようなことがな
い。

第５図は、本考案の高圧流体シール装置のさらに別の実
施例の要部断面図である。第５図において、第２図と同
じ部材には同じ符号を付け、同じまたは類似する機能に
は同じ添字を付けて重複する説明を省略する。

第５図において、第２図と相違するところは、以下の通
りである。まず、筒状パッキン部材32には筒状外周面12
eに代えて、円錐状外周面32dが延設される。そして、ト
ップアダプタ31にはこの延設された円錐状外周面32dに
重合する円錐状内孔31aが貫通される。さらに、リング
状パッキン部材36は断面形状が円錐状外周面32dとパッ
キン箱９の内周面およびトップアダプタ31の低圧室２側
の壁面に当接する略４角形に形成される。

かかる構成にあっては、筒状パッキン部材32は高圧室５
側の先端部ほど小径であって弾性変形され易く、高圧流
体の圧力により先端部の内孔32aほどプランジャ６に一
層確実に密着させられる。また、パッキングランド11を
適宜に増し締めすると、筒状パッキン部材32の先端部を
円錐状内孔31aにより容易に内孔32a方向に縮小させ得
る。そして、断面４角形のリング状パッキン部材36は、
パッキン箱９の内周面と筒状パッキン部材32の円錐状外
周面32dへの当接面積が広くなり、それだけ摩耗が少な
くなり耐用寿命も長くなる。

なお、リング状パッキン部材16,36は、Ｏリングや断面
４角形のものに限られず、断面５角形等であっても良
い。また、本考案の高圧流体シール装置は、増圧機にそ
の用途が限られず、プランジャポンプやスイベルジョイ
ントのシール装置等に応用されても良い。

（考案の効果）本考案の高圧流体シール装置は、上述のごとく構成され
ているので、以下に記載されるような格別な効果を奏す
る。

請求項１記載の高圧流体シール装置にあっては、超高圧
流体の発生であつてもリング状パッキン部材が極端に変
形されず、それだけ塑性変形や破損を生じることがな
く、耐用寿命が長い。また、筒状パッキン部材が高圧流
体の圧力で内孔方向に押圧縮小されてプランジャに内孔
が密着し、確実なシール効果が得られる。そして、トッ
プアダプタによりリング状パッキン部材の位置が制約さ
れて適宜なつぶし代を確保でき、確実な初期シールが得
られる。また、筒状パッキン部材の先端部の内孔の拡大
がトップアダプタにより規制され、流体圧力によりプラ
ンジャとの間に隙間を生じることがなく、筒状パッキン
部材とプランジャとの間のシール効果を確実に維持でき
る。

また、請求項２記載の高圧流体シール装置にあっては、
筒状パッキン部材が高圧室側ほど径が小さくて弾性変形
され易く、高圧流体の圧力により先端部からプランジャ
に密着するように内孔が押圧収縮され、シール効果が優
れている。

そして、請求項３記載の高圧流体シール装置にあって
は、筒状パッキン部材の内孔が摩耗により拡大されてシ
ール効果が薄れた際に、パッキングランドを増し締めす
ることで、筒状パッキン部材の先端部の内孔を縮小させ
てプランジャに密着させることができ、シール効果を維
持することができ耐用寿命を長くし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の高圧流体シール装置を超高圧流体を
発生させる増圧機に応用した一実施例の断面図であり、
第２図は、第１図の要部拡大断面図であり、第３図は、
超高圧流体による力の作用を説明する図であり、第４図
は、本考案の高圧流体シール装置の他の実施例の要部断
面図であり、第５図は、本考案の高圧流体シール装置の
さらに別の実施例の要部断面図である。 4:高圧側シリンダ、5:高圧室、6:プランジャ、9:パッキ
ン箱、10:ネジ孔、11,21,31:トップアダプタ、11a:有底
孔、12,22,32:筒状パッキン部材、12a,22a,32a:内孔、1
2c,22c,32c:壁面、12d,22d,32d:円錐状外周面、12e,22
e:筒状外周面、15:パッキングランド、16,36:リング状
パッキン部材、21a:円錐状内周面、22f:面取り、31a:円
錐状内孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】高圧室を形成する高圧側シリンダのパッキ
ン箱にパッキンを収納して、前記高圧側シリンダと前記
高圧室に挿入されるプランジャとの間をシールする高圧
流体シール装置において、前記パッキンを筒状パッキン
部材とリング状パッキン部材を組み合せて形成し、前記
筒状パッキン部材は前記プランジャに水密に嵌合する内
孔と前記高圧室側に向けた壁面を有する段差部とこの段
差部に連接され前記高圧室側に向けて縮小する円錐状外
周面とこれより高圧室側に向けて連接される円筒状外周
面とを有し、この円筒状外周面の先端部外周を前記パッ
キン箱内の高圧室側に設けたトップアダプタの孔に嵌合
させ、前記リング状パッキン部材は前記筒状パッキン部
材より弾性に優れているとともに前記円錐状外周面に内
接しかつ前記パッキン箱の内周面に外接するように構成
したことを特徴とする高圧流体シール装置。
【請求項２】請求項１記載の高圧流体シール装置におい
て、前記筒状パッキン部材の前記円筒状外周面に代え
て、前記円錐状外周面を前記リング状パッキン部材が内
接する位置より前記高圧室側に延設し、この円錐状外周
面の先端部外周を前記トップアダプタに設けた円錐状の
孔に嵌合させて構成したことを特徴とする高圧流体シー
ル装置。
【請求項３】請求項１記載の高圧流体シール装置におい
て、前記円筒状外周面の前記高圧室側の先端部外周に面
取りを形成し、前記トップアダプタの前記孔にこの面取
りが当接する円錐状内周面を形成し、前記筒状パッキン
部材を高圧室側に押圧保持するパッキングランドを前記
パッキン箱の開口部に螺合させて構成したことを特徴と
する高圧流体シール装置。