JPS604672A - シ−ル組立体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 流体漏れに対する単一の遮壁を提供する慣用の単一段シ
ールは、一般に、広い圧力範囲に亘っての作動に対して
は不適当である。単一の弾性リングから成るｆ６圧シー
ルは、ピストンとシリンダの間のクリアランス内へ突出
する傾向があり、高圧流体がシールとぞれが係合してい
る部材との間を通って６出することがある。そのような
シールの突出は、シールとして比較的硬い、非弾性のリ
ングを用いるこ七によって防止することができるが、非
弾性のリングは、高圧下で有効に作動するようにするた
めにはきつく嵌着ぎせなければならない。

その結果、そのようなリングは、低圧下での使用には不
適当であり、過度の摩擦およびボ粍をχＥ起する。

この問題の解決策として、本発明は二段シール組立体を
提供する。この二段シール組立体ハ、低圧（７〜２　ｔ
　７−ｋｆ／ｃｍ”−１０Ｄ　〜３　Ｄ　Ｏｐｓｉ　）
７有効に作動する変形自在の弾性材製シールリングと、
それと嵌合するように形成されたものであって・高圧（
３５，２ｋｆ／ｃｒｒ？−５００ｐｓｉ以上）で応動す
る、無充填テフロンまたは充填テフｂン（商標名）のよ
うな僅かな弾性を有する材料でできた裏当リングとから
成る。シールリングは、それに対面して相対的に往復動
する部材に係合し、低圧でのシールを設定する。それへ
より高い圧力においては、比較的弾性の大きいシールリ
ングは、該相対往復動部材から引離され、裏当リングを
半径方向に押圧して該相対往復動部材に緊密シール接触
させる。このようにして、このシール組立体は、低圧時
に過度の摩擦および摩耗を惹起することなく、低圧でも
、高圧でも有効に作動する。

本発明のシール組立体は、相対的に移動する内側部材と
外側部材との間に装着するためのものであり、変形可能
ｔＣ弾性材製の環状シールリングと、それと嵌合する裏
当リングとがら成り、通常、内側部材の円周方向に設け
られた周溝内に装着する。

シールリングは、該シール組立体の高圧側を画定する半
径方向の側面と、４つの連接した部分によって画定され
る外周面を有する。４つの連接した部分のうち第１部分
は、はぼ半円形であり、第２部分は、第１部分からシー
ルリングの半径に対して１０°〜４００の角度で延長し
た傾斜表面であり、第３部分は、軸方向に延長したフラ
ンジである。

このフランジの半径方向の縁は、上記溝の半径方向の壁
と協同してほぼ三角形の空間を画定する。

第４部分は、第２部分と第３部分の間の交差部を形成す
る湾曲表面である。

上記裏当リングは、断面台形であり、シールリングの第
３部分に対して半径方向に配置する。裏当リングの側面
は、その軸線に対して５０’〜７０’の角度で内方へ傾
斜させてあり、第２部分および第４部分と協同して三角
形の空間を画定する。この三角形の頂点はシール組立体
の周面上に位置する。

従って、本発明の目的は、高圧でも、低圧でも同様に有
効に作動する新規なシール組立体を提供することである
。

本発明の値上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。

第２図を参照すると、ピストン１４に形成された円周溝
１６内に装着した本発明のシール組立体１０が示きれて
いる。シール組立体１０は、シールリングダ１１と裏当
リング１２とから成る。シールリング１１は、シール組
立体の圧力側に半径方向の側面１８を有している。側面
１８は、ピストンに加わる圧力に露呈される表面である
。この側面１Ｂに隣接し、それに対して直角に軸方向に
延長したフランジ２０が形成されている。フランジ２０
は、シールリング１１を安定化する働きをする。側面１
８と、フランジ２０と、溝１６の壁とによって空間４０
が画定される。

シールリング１１の外周面は、４つの連接した表向２２
．２４．４６．３０によって画定されている。表面２４
は、表面２２と連接し、表面２２からシールリング１１
の半径に対して１０°〜４０゜の角度で拡開している。

この好ましい傾斜角は１５°である。表面２４は、湾曲
収面４６に連接し、後者は、表面３０に連接している。

表面３０は、シール組立体の非圧力側から軸方向に延長
したシールリング１１のフランジ２６の外周面を画定す
る。フランジ２６は、組立体の圧力側にあるフランジ２
０より相当に大きい。

シール組立体１０のリング１１の軸方向の厚みは、溝１
６の幅より小す＜、従って、組立体１０の非圧力側にフ
ランジ２６の半径方向の表面４８と溝１６の壁とによっ
て断面長方形の空間４２が画定される。溝１６の底部隅
には丸味を付することかできる。

裏当リング１２は、組立体の非圧力側のフランジ２６の
外径方向外方に配置する。リング１２は、互いに平行で
ない両側５２．３４を有する、断面台形であり、一方の
半径方向側面６２は溝１６の壁に衝接する。他方の傾斜
側面３４は該リング１２の半径に苅して２０’〜４０’
の角度で内方へ傾斜している。好ましい角度は３ポであ
る。シールリング１１の表面２４．４６と、裏当リング
１２の傾斜１１１１　ｉｊ＋ｉ　ｓ　４によって断面三
角形の空間５６が画定される。

シールリング１１の外径は、１５当リング１２の外径よ
り大きく、半円形表面２２によって画定されるシールリ
ング１１の突部４４は、裏当リング１２の外ノミｄ面を
越えて突出している。実部４４の容＋２１は、三角形の
空間３６と長方形の空間４２の容積の４１１より小さく
しなければならない。

ピストン１４をシリンダ内に挿入し、シール組立体１０
をシリンダ壁３８に接触させると、シールリング１１は
第３図に示される形状に変形する。

シールリング１１が変形した結果、その表面２４が三角
形の空間３６内へ膨出する。三角形の空間３６は、収縮
するが、三角形の形状をそのまま維持する。シールリン
グの側面１８は空間４ｏ内へ膨出する。

ピストン１４に約３５−２ｋｌＦ　／ｃｔｒｔ”　（５
０Ｏｐｓｉ　）の高い圧力が加えられる場合、シールリ
ング１１は第４図に示される形に変形する。即ち、シー
ルリング１１は、空間３６および４９内へ膨出し、この
シールリングの変形により裏当リング１２を半径方向外
方へ押しやり、シリンダの梅３８に密封係合させる。こ
の場合、三角形の空間５６はなくなるが、シール組立体
の圧力側の空１Ｂ］４０は相当に拡大する。空間４２は
非常に小さくなる。圧力が低い値に戻ると、シール組立
体は第３図に示される形状に戻る。

シールリング１１は、裏当リング１２より相当に柔軟な
材料で形成すべきである。材料硬度の使用可能な範囲は
、ジュロメータ−硬度で約６０〜９０である。シールリ
ング１１の好ましい素材としては弾性ゴムがある。一方
、裏当リング１２は、岩石のように硬いものではなく、
代かに弾性を有する低摩擦材料で形成すべきである。裏
当リング１２の素材としては、「テフロン」という商標
名で配充きれている無充填または充積ポリトリフルオロ
エチレンが特に適している。

第５図は、流体圧に対する各種シールの摩擦力６ の乳化を表わすグラフである。摩擦力は１．Ｂｒｍ５゜
仕上げの４　ｔ　２７５　ｒｗｎ　（１’ｉｎ　）径の
ロンドに対するシールの軸方向の抗力（ｌｂ−、）　と
して表わされている。このグラフの数値は、周知の計算
式から計算されたものである。曲線Ａは、標準のゴム製
Ｏリング（サイズ６２６）に関するものであり、曲線Ｂ
は、同じＯリングに関するものであるが、本発明が対象
とするシールにおけるように流体圧（シリンダ内の内圧
）が増大するにつれてｐラドに対するＯリングの接触が
徐々に弛くなると仮定した場合の曲線である。この曲線
は、仮定の曲線であり、流体圧がｓ　ｏ　ｏ　ｐｓｔ　
（３ｓ、２ｋｇ、／ｃｎ？　）に達すると、摩擦力がゼ
ロになる。曲１９　Ｃは、シャンパン社製のテフロン被
覆されたＯリングシール組立体に関して公表された流体
圧対摩擦力の曲線である。曲線りは、曲ｉｌＢとＣの和
であり、本発明のシールに関する曲線を表わす。

本発明のシール組立体は、ピストン１４の溝に嵌着され
たものとして示されているが、シリンダ壁３８に設けた
溝に嵌着してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシール組立体の分解透視図、第２図は
ピストンの円周溝に装着された本発明のシール組立体の
断面図、第５および４図は、シール組立体のそれぞれ異
る圧力下での状態を示す断面図、第５図は流体圧に対す
る各種シールの摩擦力を表わすグラフである。 １１：シールリング １２：裏当リング １４：ピストン １６：円周溝 １日：半径方向側面 ２０：軸方向フランジ ２２：半円形状着面 ２４：傾斜表面 ２６：軸方向フランジ ３０：軸方向表面 ３２．３４：半径方向側面 ５６：三角形の空ｔ１Ｊ ５８ニジリンダ壁 ４２：長方形の空間 ４４：突　部 ４６：湾曲表面 手続油止’＋”Ｆ　（方式） 昭和５８年１０月１１日 勃−バ′ｌ庁艮）イ　若　杉　和　夫　殿事件の表示　
昭和５８年　符願第１０９４６７号発明り）名称　シー
ル組立体 補正をする者 事件との関係　７１１訂出願人 代理人 電話２７３−６４３６番 補正の対象 願書の発叫者・出願人の欄 一明細書守発琲の嘲称刈制酬青求の範囲−発明の詳細な
説明り湘ト・委任状及びその訳文　各１通 図面　１通 捕市の内容　別紙の通り 図面の浄８（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）相対的に移動する内側部材と外側部材の２つの部材
   の間に使用するためのものであって、内側部材と外側部
   材のどちらか一方の部材に２つの半径方向の壁によって
   画定された円周溝内に保持されるようにしたシール組立
   体において、を圧用シールを借處するようにジュロメー
   タ硬度計で約６０〜９０の硬度を有する変形可能な弾性
   材８″Ｉ！の環状シールリングと、該シールリングと嵌
   合するようになされており、高圧用シールを構成するよ
   うに僅かな弾性を有する低摩慾材製の裏当リングとから
   成り、該シールリングは、シール８１」立体の圧力側に
   面する第１半径方向側面と、該圧力側とは反対側の非圧
   力側に面する第２半径方向ＩＴｌ！１面との２つの半径
   方向側面を有し、第２半径方向側面はシールリングの軸
   方向突出フランジの半径方向表面によって画定され、該
   半径方向表面は前記円周溝の半径方向の壁と協同してほ
   ぼ長方形の空間を画定するようになされており、該シー
   ルリングの外周面９１つは、４つの連接した部分によっ
   て画定されており、第１部分ははぼ半円形状表面であり
   、第２部分は第１部分からシールリングの半径社対して
   １０°〜４０°の角度で延長した傾斜表面であり、第３
   部分は前記フランジの軸方向表面であり、第４部分は第
   ２部分と第５部分の交差部を形成する湾曲表面であり、
   該シールリングは、無応力状態では前記裏当リングの半
   径方向の厚みより大きい半径方向の厚みを有し、裏当リ
   ングの半径方向の縁を越えて突出した突部を有しており
   、該突部はシールリングの外周面の前記半円形状の第１
   部分によって画定されており、裏当リングは断面台形で
   あり、シールリングの前記第３部分より半径方向外方に
   位置しており、裏当リングの一側面は、該リングのＮＩ
   ｍに対して５０’〜ｌＯ°内方へ傾斜した表面であって
   、シールリングの前記第２部分および第４部分と協同し
   て、該シ−ル組立体の外周のところに頂点を有する断面
   三角ノ［ｊの空間を画定し、シールリングの前記突部は
   、前記長方形の空間と三角形の空間の容積の和より小さ
   い容積を有することを特徴とするシール組立体。 ２）シールリングの前記圧力側は、２つの連接し次部分
   によって画定されており、その第１部分は半径方向に延
   長した部分であり、第２部分はシールＸ１１立体の非圧
   力側の前記軸方向のフランジより相当に小さい軸方向の
   フランジである特許請求の範囲第１項記載のシール組立
   体。 ３）前記２つの部材の一方はピストンであり、他方はシ
   リンダ壁であり、該ピストンは高圧下においてはシリン
   ダ壁に係合するようになされており、前記円周溝は該ピ
   ストンに設けられており、前記シールリングは、加えら
   れる圧力の方向に変形して前記長方形の空間を実質的に
   押しつぶし、前記三角形の空間を完全に押しつぶして消
   滅させ、それによってＴ＞ｄ記裏当リングを半径方向外
   方へ押しやり該シリンダ壁に密封接触させるようになさ
   れている特許請求の範囲第１項記載のシール組立体。 ４）前記シールリングはゴム製であり、前記裏当リング
   はテフロン製である特許請求の範囲第１項記載のシール
   組立体。