JPS5814586B2 - シ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールに関し、一層詳しくは圧力室の端部プレ
ートに相対して該圧力室の主体をシールするため圧力室
の両端において位置決めしたシールの構造に関する。

本発明の目的は、円筒状部材とこの円筒状部材の端に結
合する端部材とが圧力室の画定し、圧力室の圧力により
円筒状部材および端部材が運動する容器において、この
ような運動にもかかわらず円筒状部材と端部材との間の
閉塞を良好に保持することができるシールを提供するこ
とである。

この目的を達成するために本発明によれば、中空のほぼ
円筒状の部材とこの円筒状部材を横切って延びて円筒状
部材の端を閉じている端部材とともに用いられ、円筒状
部材の半径方向の運動中これら２つの部材の間の閉塞を
維持するシールにおいて、シールルが円筒状部材の内面
に接触して摺動する第１の面と端部材の面に接触して摺
動する第２の面とを有する担持リングを備え、第１の面
が第２の面から離れる方向へ内方へ傾斜しており、担持
リングは、担持リングの面と両部材とが接触している場
合に両部材の面に接触するよう配置されているシール手
段を有し、担持リングはシール手段が円筒状部材の半径
方向運動中に接触状態を維持するように膨張あるいは収
縮する。

本発明のシールは円筒状部材の半径方向運動に適合でき
るだけでなく、該半径方向に対して直角方向の端部材の
運動にも適合できる。

本発明をよりよく理解しかつ本発明がいかにして有効に
実施されるかを示すため、以下添付図面を参照して実施
例の手段を用いて説明がなされる。

第１図に示された圧力室１は円筒形の主体２を備え、該
主体２は使用時は直立してして、基部を底部プレート３
、頂部を頂部プレート４とによって閉塞されている。

前記圧力室１には加圧された水が充填されるので、頂部
プレート４から垂下された各種のものは誠験目的のため
該圧力室１内で加圧水を受けることができる。

例えば圧力室１は８６．２５Ｎ／ｍｍ２程度の加圧力に
耐えるよう構成され、該加圧力は圧力室１の直径が３０
５０ｍｍ、高さが９３００ｍｍの場合、圧力室１の半径
方向の運動が３ｍｍ、頂部プレート４の垂直方向の運動
は２０ｍｍである。

圧力室１の頂部にはシール５が上記の運動に適応するよ
うに設けてある。

第２図ないし第４図および第４Ａ図、第４Ｂ図を参照し
て、前記シール５は円形の担持リング６から作られ、該
担持リング６は該リング６の軸線と平行な内側軸面６Ａ
および該リング６の軸線と直角の半径方向面６Ｂ，６Ｃ
とを有し、さらに最外方面６Ｄは半径方向面６Ｂから担
持リング６の内方に傾斜して設けられ、その傾斜角度は
３度である。

前記担持リング６は面６Ｂと６Ｄの間に面取り面６Ｅを
形作る。

前記半径方向面６Ｂは内側軸面６Ａの段部７の処で切れ
ていて、エラストマーリングシール部材８と該シール部
材８のための非押出リング９とを備え該シール部材８を
前記非押出リング９と前記担持リング６の内側軸面６Ａ
にボルト締めされた留止プレート１０との間に設置する
。

前記シール部材８は硬性質のラバーから製造され、該シ
ール部材８の未圧縮状態における高さは、前記段部７に
形成されて頂部プレート４と協動作用するよう形作った
ものより約２０ないし２５％より長くなっている（第４
Ａ図参照）。

前記最外方面６Ｄは前記と同じく半径方向面６Ｃの段部
１１の処で切れていて、そこにエラストマーシール部材
１２を備えるようにし、該エラストマーシール部材１２
はヘツダーリング１３を受容する半径方向に１つのみぞ
を有し、かつ前記シール部材１２とヘツダーリング１３
とは前記段部１１の処で、リング６の半径方向面６Ｃに
ボルト締めされた留止プレート１４によって前記ヘツダ
ーリング１３のみぞの唇部を推して保持する。

前記シール部材１２は織成材料で補強されたラバーから
製造される。

初期の組立では、前記担持リング６は前記エラストマー
リングシール部材８および１２、さらに非押出リング９
とが完全に一緒になって主体２の頂部の内側に保持され
、該主体２の頂部は担持リング６の傾斜最外方面６Ｄに
対応した主体２の頂端の傾斜面１５上に位置される。

次いで、頂部プレート１４は主体２の方へ下降し、最初
の接触は第４Ａ図を参照して、エラストマーシール部材
８の頂部で行われ、次いで、頂部プレート４が担持リン
グ６と接触するまで約２０ないし２５％押圧される。

続いて担持リング６は前記頂部プレート４が主体２の頂
部におかれるまで短い距離、主体２の内側に強圧される
（第２図参照）。

かくして、環状押圧量の少量が担持リング６へ向ってか
かり、前記シール部材８，１２の頂部プレート４および
円筒形の主体２に対する初期のシールが達成する。

圧力室１の使用中、該圧力室１内の圧力が増大すると、
主体２は半径方向に膨脹する一方、頂部プレート４を上
げようとする。

すると、担持リング６の内面および下面に働く流体圧は
同時に担持リング６を主体２およひ頂部プレート４の方
へ推すので、その結果、担持リング６と主体２および頂
部プレート４との間の間隙をシール部材８，１２が圧力
に対し堅くシールして有効に保持する範囲にまで塞ぐ。

それ故、２つの整合面による滑動摩擦の相互効果はそれ
程良好でないが、前記間隙を塞ぐのに充分な運動はせず
、その結果、シール部材８，１２の一方または両方から
漏洩が生ずる。

前記主体２が半径方向の運動をなして膨脹するのに加え
て、傾斜面１５の滑動運動による外方への運動が加わる
と、担持リング６は環状の引張状態におかれる。

すると該担持リング６のひずみに対する能力は該担持リ
ング６が行う最大運動に適応できるのにふさわしいよう
に選ばれる。

実例によればＣＭＡ２からＢ．Ｓ．１４００のような銅
合金は前記主体２が鋼から作られるとき好適である。

前記担持リング６が加圧時、主体２に対し上方へ運動す
ると、前記主体２と担持リング６との境界面にかかる摩
擦力は主体２を上方へ上げようとする。

しかしこの傾向は主体２の頂部の傾斜角度によって減ら
される。

つまり主体２にかかる上方への力は主体２の傾斜面１５
に対応する担持リング６にかかる圧力室１の下方へ向う
力によって抵抗を受けるからである。

第３図には圧力室１に完全な加圧がかかつた状態が示さ
れ、その位置では担持リング６は鎖線６′によって示さ
れた位置に動かされまた主体２の元の位置は鎖線２′に
より示される。

圧力室１内の圧力が加圧サイクル中、最大圧から減少す
ると、担持リング６と主体２および担持リング６と頂部
プレート４との境界面の摩擦力は下って反対になり該担
持リング６は前記各境界面での摩擦力が限界値に達する
と休止位置に復元し始める。

このことは前記両境界面で大体同時に起らないが、すべ
ての実際上のシールの幾何学的変化状態に対しては前記
摩擦力の限界値は先づ担持リング６と主体２の境界面に
おいて生ずる。

最大圧力がこのように下るまで、担持リング６主体２ま
たは頂部プレート４の何れにも運動を起さない。

しかしながら、圧力室１内の圧力が通常の圧力に下ると
、前記境界面での反作用は主体２と頂部プレート４とが
元の位置に戻るとき増加する。

そして、前記担持リング６と主体２との境界面が限界摩
擦力に達すると、担持リング６は主体２の面の方に下降
滑動をし始める。

すると、傾斜角１５のため、主体２を漸次上方へ強制し
て反対にシールさせる。

さらに、圧力室１の圧力が下ると、限界摩擦力は担持リ
ング６と頂部プレート４との境界面にかかり、該担持リ
ング６は頂部プレート４に対し内方に向い滑動する。

一方、担持リング６が主体２内を下方に滑動し続けると
、担持リング６と主体２との相対運動は該担持リング６
が圧力室１内の圧力が零になる元の位置に戻るまで継続
する。

圧力室１内の圧力が下ると、担持リング６と主体２との
境界面での摩擦力は該担持リング６の下方の主体２の傾
斜面１５にかかる流体力と一緒になって調和される。

その結果、主体２にかかる全垂直負荷は圧力室１内の圧
力が下った場合には、圧力が上るときの圧力よりかなり
大きくなる。

前記担持リング６と主体２および頂部プレート４との間
の摩擦を最小にするには担持リング６の２つの滑動面６
Ｂ，６Ｄ（６Ｂは半径方向面、６Ｄは最外方面を示す）
はＰＴＦＥ（ポリエトラフルオロエチレン−テフロン）
被覆６Ｂ’（第４Ａ図参照）および被覆６Ｄ′（第４Ｂ
図参照）を行う。

第４Ａ図および第４Ｂ図において僅かな半径方向のみぞ
１６と外周方向のみぞ１７とが担持リング６の前記滑動
面６Ｂおよび６Ｄの処で機械加工して作られるので、も
し、圧力室１内の水が前記シール部材８，１２から漏洩
すると、所定の圧力が下ってしまう。

前記担持リング６の断面の長さが該担持リング６の全直
径の長さより小さいときは、処理用治具を用いなければ
該担持リング６を主体２と損傷なくシールしたり、取外
したりできない。

この処理用治具にはシールを主体２の頂部の処に正しく
位置定めさせる手段をも包含する。

上記したシールの他の型が第５図ないし第１０図につい
て以下説明される。

第５図および第６図の型によれば担持リング６Ｉは主体
２の傾斜面１５から頂部プレート４の下面にかけて伸び
ている斜辺を有するほぼ直角三角形状をして、使用時は
該担持リング６Ｉは該リングの２面の一方から他方に伸
び頂部プレート４および主体２の傾斜面１５と接する。

第５図および第６図の型によれば、シール部材８，１２
は担持リング６Ｉの面に固着したエラストマーのシール
部材１８と置き換っていて、該シール部材１８はリング
６Ｉの斜辺を形成して該担持リング６Ｉの面の周囲を取
囲むように伸びている。

前記シール部材１８は各端にフラップ１８Ａまたは１８
Ｂがあって、頂部プレート４および傾斜面１５と接する
ように伸びており、しかも該フラップ１８Ａ，１８Ｂは
頂部プレート４および主体２の傾斜面１５とそれぞれ接
触している。

第７図および第８図の型によれば、担持リング６■また
は６■は同じくほぼ直角三角形をしているが、これらの
型では各担持リングは斜辺部を包含し、この斜辺部は頂
部プレート４の前記斜辺部と対応する面と協動する。

そして担持リング６■または６■の残りの側部の１つを
包含する面は主体２の傾斜面１５と接触している。

第７図の型で２は、該傾斜面−５は段部１１の処でシー
ル部材１２を有し、また前記斜辺部にはリングシール部
材１９．２０を担持する頂部プレート４の面と協動する
。

第８図の型によれば、単一のエラストマーシール部材２
１が示され、該シール部材２１は担持リング６■の各面
と接続する面に固着した環形をなし、該環形のシール部
材２１は頂部プレート４と主体２の傾斜面１５と接触し
、かつ符号２１Ａに示すように担持リング６■の内方に
突出し頂部プレート４と接触している。

また、フランジ２２Ｂは前記環形のシール部材２１の外
部から垂下して担持リング６■の伸長部を形成して、主
体２の傾斜面１５と接触している。

第９図によれば担持リング６■は主体２と協動する部分
を有するみぞ型部から作られ、該みぞ型部は主体２の外
方傾斜面１５と協動する。

前記担持リング６■のみぞ型部は主体２の傾斜面１５お
よび頂部プレート４をシールするエラストマーシール部
材２３および２４を担持する。

同様なシール部材２３および２４は第１０図においても
示されるが、この場合には担持リング６■は使用時、逆
Ｌ型をなす。

さらにこの型の担持リング６■では、エラストマーフラ
ップシール部材２５が取り付けられ、該シール部材２５
はリング６■の垂下部分によって担持され主体２の傾斜
部１５と協動して、該傾斜部１５と接触する担持リング
６■の伸長部を形作る。

このようなシール部材２５はまた頂部プレート４と協動
して頂部プレート４と接触する担持リング６■の伸長部
を形成してもよい。

後者の場合には前記シール部材２５は単一の部材から作
ってもよい。

上記した第７図、第９図および第１０図に示す型で図示
した符号１９，２０．２３および２４のシール部材はそ
の他の適当な型で作ることが可能であり例えばシール部
材８，１２と同様に担持リングの各面に対し単一な部材
で置き換えができる。

第１１図を見て、圧力室１の基部に第２図ないし第４図
のシールと同様なシール２６を設けることができ、該シ
ール２６はすでに説明したように底部プレート３に対し
半径方向の運動をなす主体２に適応することができる。

この場合の担持リング６′は頂部にあった担持リング６
と同じ割合でかつ同じ材料から作ってある。

主体２と接触する担持リング６′の面６Ｄ’は傾斜して
いて主体２に作った傾斜と整合して初期の組立時主体２
と堅く嵌合させるようにする。

底部プレート３および主体２と接する担持リング６′の
各面はＰＴＦＥ被覆がしてあって底部プレート３の面上
の摩擦を少なくし、担持リング６′が主体２に圧力溶接
される可能性をなくす。

前記担持リング６′の外周方向および半径方向にはみぞ
があって水圧を軽減し、そこにエラストマーシル部材２
７が第２図ないし第４図のシール部材１２と同様に設け
られ、第１１図には図示していないがヘツダーリング１
３および留止プレート１０．１４に相当する部分が設け
られる。

圧力室１の主体２が加圧サイクル毎の終りに正しい位置
に復帰するのを保証するため、停止具２９が底部プレー
ト３にボルト締めされるので該停止具２９は担持リング
６′の内側垂直面と零圧力の処で接触し、該停止具２９
は主体２が始動時正確に位置決めした後、該主体２の内
部に緩合した担持リング６′と直接に固着する。

前記シール５，２６は圧力室の頂部と底部に設けたこと
を説明したが、これらシールの各々は使用上中空のほぼ
円筒形の部材を一緒に備えたり、また該円筒形の端部を
閉塞するため該円筒形の部材を横切って伸びる他の部材
を備えたりし、さらに前記シール５，２６はリングの型
の担持体から成り該担持リングは前記円筒形の部材の内
面と滑動接触する第１の面６Ｄと、他の部材の面と滑動
接触する第２の面６Ｂとを有し、前記担持リングの前記
各面と前記部材とが接触したとき前記部材の前記面と接
触するようにした担持リングを支持するシール手段８，
１２，１８，１９，２０，２１、２３，２４，２５，２
７を設け、該担持リングは前記シール手段を膨脹または
収縮させて、前記円筒形の部材の半径方向の運動中、接
触されているものである。

頂部のシール５の場合には円筒形の部材の半径方向の運
動に適応するに加えて該半径方向の運動と直角方向に向
う他の部材の運動は行われ、この方向への担持リングの
運動は前記シール手段を他の部材と接触させようとする
のである。

前記主体２は数多くの部分から構成され別なシール３０
は第１２図を参照して上記主体２を構成する各部分の結
合部に設けられる。

それを明瞭に示すため第１２図、第１３図および第１３
Ａ図を参照して、シール３０は前記の担持リングと同じ
材料から作られた担持リング３１から構成されて同じ半
径方向の運動が行われ該担持リング３１は該リング３１
の軸線と平行な内面３２と、全体として面の中心から外
方へ向い内側に傾斜している２つの部分３３Ａ．３３Ｂ
とを有し、その傾斜角は３度で、主体２の対応傾斜面と
整合する。

すなわち１は主体２の一部の頂部で、また他は主体２の
重合部の底部で整合する。

前記各部分３３Ａ，３３Ｂは段部３４の処の外縁で終っ
て織成物で補強されたシール部材３５と適合し、該シー
ル部材３５は一緒に組合さったヘツダーリング３６を備
え、すでに前述したようにプレート３７によってその場
に留止させられる。

前記主体２の各部分とシール３０との間には何の相対運
動はないが、主体２と接触する各面はＰＴＦＥ被覆がな
されて該主体２に対する担持リングの溶接可能性を少な
くする。

第１３Ａ図に示すみぞ３８は部分３３Ｂの処で作られ水
圧を軽減するためシール部材３５を設ける。

設備中、シール３０が損傷する危険を少くしたり、圧力
室１内で試験されるべき物を取除くため保護シールドプ
レート３９が担持リング３１の内面にボルト締めされる
。

前記圧力室内には水の外、その他の加圧流体が使用可能
であることは諒解されよう。

またＰＴＦＥ被覆がなされると説明したが勿論その他の
材料も使用可能である。

図示していない構成では、担持リングの軸線に対して平
行あるいは垂直なものとして記載された面の幾つかある
いはすべてが該軸線に対して傾斜していてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面において、第１図は圧力室の切断側面図、第２図は
第１図の圧力室の一端の詳細を示す断面図で、ここでは
本発明のシールの第１の型が拡大して示され前記圧力室
が未圧縮の状態を示す。 第３図は第２図と同様な図であるが、前記圧力室が加圧
された状態を示し、第４図は前記圧力室を除いた、第２
図および第３図に示すシールの断面図、第４Ａ図は第４
図のシールの部分Ａの詳細断面図、第４Ｂ図は第４図の
シールの部分Ｂの詳細断面図、第５図および第６図は本
発明によるシールの第２の型を示す略図で第５図は未圧
縮の状態、第６図は加圧の状態を示す。 第７図ないし第１０図は本発明によるシールの第３の型
、第４の型、第５の型および第６の型において加圧状態
を示す略図、第１１図は本発明によるシールを示すが、
この場合は第２図と反対の圧力室の端に設けた際に示す
詳細断面図、第１２図、第１３図および第１３Ａ図は第
１図の圧力室の隣接する部分の間にシールを設けた場合
の詳細を示し、第１２図はシールを設置した状態を示し
、第１３図はシールのみを示し、第１３Ａ図は第１３図
の部分Ａの詳細図を示す。 図中、本発明を理解するのに必要な符号を示すと、 １・・・・・・圧力室、２・・・・・・円筒形の主体、
３・・・・・・底部プレート、４・・・・・・頂部プレ
ート、５，２６．３０・・・・・・シール、６，６Ｉ，
６■，６■，６■，６■，３１・・・・・・担持リング
、６Ａ・・・・・・内側軸面、６Ｂ，６Ｃ・・・・・・
半径方向面、６Ｄ・・・・・・最外方面、６Ｅ・・・・
・・面取り面、７，１１，３４・・・・・・段部、８，
１２，１８，１９，２０，２１，２３，２４，２５，２
７，３５・・・・・・シール部材、１０，１４．３７・
・・・・・留止プレート、１５・・・・・・傾斜面であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空のほぼ円筒状の部材とこの円筒状部材を横切っ
   て延びて円筒状部材の端を閉じている端部材とともに用
   いられ、円筒状部材の半径方向の運動中これら２つの部
   材の間の閉塞を維持するシールにおいて、シール５，２
   ６が、円筒状部材２の内面に接触して摺動ずる第１の面
   ６Ｄと端部材３，４の面に接触して摺動する第２の面６
   Ｂとを有する担持リング６を備え、第１の面６Ｄが第２
   の面、６Ｂから離れる方向へ内方へ傾斜しており、担持
   リング６は、担持リング６の面と両部材２，３，４とが
   接触している場合に両部材２，３．４の面に接触するよ
   う配置されているシール手段８，１２，１８，１９，２
   ０，２３，２３，２４，２４，２５，２７を有し、担持
   リング６はシール手段８，１２，１８，１９，２０，２
   ３，２３，２４．２４が円筒状部材２の半径方向運動中
   に接触状態を維持するように膨張あるいは収縮すること
   を特徴とする、シール。