JPS6322366Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は水圧機器用シールパツキンに関する。
さらに詳しくは、水膨潤性部材の水膨潤時におけ
る体積膨張によつて生ずる力を利用する水圧機器
用シールパツキンに関する。 従来より水や水溶液の水圧を利用する水圧シリ
ンダがポンプなどの水圧機器においては、水圧シ
リンダのピストンパツキンやロツドパツキンとし
て、あるいはポンプなどの回転軸用シールパツキ
ンとして、Ｖパツキン、Ｕパツキン、Ｌパツキ
ン、Ｊパツキンなどのリツプパツキンが用いられ
ている。 たとえば第１０図に示される水圧シリンダのロ
ツドパツキンにおけるシール機構では、ゴム、
皮、布入ゴムなどの材料から形成されたＶパツキ
ン５１がそのリツプ部５１ａをシール面、すなわ
ちピストンロツド外周面９ａとシリンダカバー５
のパツキンボツクス内壁面５ａに当接するように
ピストンロツド９とシリンダカバー５の間に挿入
され、シム５２やネジ８で締め付け量を調整しな
がらグランド押え５３によりＶパツキン５１を拡
張させ、Ｖパツキン５１のリツプ部５１ａを前記
シール面に適切なシール圧で接触させて水圧をシ
ールするものである。 しかしながらこのものはＶパツキン５１を取り
付ける際、適当なシール圧および摩擦抵抗にする
ためにシム５２やネジ８によりグランド押え５３
の締め付け力を調整するという煩雑で熟練を要す
る作業が必要である。しかも水圧機器を使用して
いるうちにシール圧が低下してくるため、初期に
おいては必要以上のシール圧をあらかじめ与えて
おく必要がある。したがつて摩擦抵抗が極端に大
きくなり、そのためＶパツキン５１の摩耗や破損
が激しくパツキンの寿命が短くなり、摩擦に基づ
くエネルギ損失も大きくなるという欠点がある。
また使用中にＶパツキン５１が変形、老化、摩耗
損傷して漏れが発生したばあい、その都度増し締
めをして締め付け力を調整しなければならないと
いう煩わしさがある。さらに自動的に締め付け力
を調整するためにはスプリング５１などの弾性手
段やＶパツキン５１に適合するアダプタ５５など
の補助部品が必要となるという欠点がある。 またリツプパツキンとしてＵパツキンやＪパツ
キンを採用したものも前述のＶパツキンのばあい
と同様な欠点がある。 一方、リツプパツキンとして第１１図に示され
るようにＬパツキン３２が水圧シリンダのピスト
ンパツキンに採用されているものもある。しかし
ながらこのものは、圧接力が小さいためＬパツキ
ン３２のリツプ部３２ａをパツキンボツクス内壁
面３５に押圧するシリンダパンダ３６を用いる必
要があり、その取り付け作業がやつかいであると
いう欠点がある。 そこで本考案者らは叙上の欠点を解消すべく鋭
意検討を重ねた結果、水圧機器のシール面にリツ
プ部が密接されうるＶパツキンと、前記Ｖパツキ
ンの内面に当接するように配置されている水膨潤
性部材とからなり、前記水膨潤性部材が他の合成
樹脂100重量部に対し高吸水性樹脂10〜300重量部
の割合で混合したものであるシールパツキンを水
圧機器に使用するときは、シール面とリツプ部の
シールに必要な密接が前記水膨潤性部材の発生す
る圧力により与えられるため、前述のようにグラ
ンド押えを調整することなくつねに完全に密接
し、それによりリツプパツキンのセルフシール作
用で止水できるという新規な事実を見出し、本考
案を完成するにいたつた。 つぎに図面を参照しながら本考案のシールパツ
キンを説明する。 第１図は本考案のシールパツキンの一実施例を
水圧機器のロツドパツキンとして装着したときの
状態を示す概略縦断面図、第２図は第１図に示す
シールパツキンのシール状態を示す概略縦断面
図、第３〜５図はそれぞれ本考案のシールパツキ
ンの他の実施例を示す概略断面図、第６図は本考
案の用いる種々の水膨潤性部材を体積膨張倍率と
浸漬時間との関係を示すグラフ、第７図は本考案
に用いる水膨潤性部材の膨張圧の経時変化を示す
グラフ、第８図は静的耐水圧試験を行なうための
耐水圧測定装置の概略縦断面図、第９図は本考案
のシールパツキンおよび従来のＶパツキンにおけ
る摩擦力の経時変化を示すグラフである。 第１図において１はシールパツキンであり、リ
ツプパツキンである環状のＶパツキン２とＶパツ
キン２の環状溝８内に充填されている水膨潤性部
材４とから構成されている。Ｖパツキン２の内周
縁と外周縁にはそれぞれ水圧機器のシール面（本
実施例では水圧シリンダカバー５のパツキンボツ
クス６の内壁面５ａおよびピストンロツド９の外
周面）に密接されうるリツプ部２ａが形成されて
おり、Ｖパツキンの内面には前記水膨潤性部材４
が当接されている。なお７はシリンダカバー５の
パツキンボツクス６内に挿入されたシールパツキ
ン１を密封するためのグランド押えである。 本実施例においてはＶパツキン２のリツプ部２
ａと前記シール面との間にはそれぞれシールパツ
キン１の挿入が容易であるように、かつ水圧シリ
ンダの使用初期においてパツキンボツクス６内へ
の水の浸入が容易であるように、わずかな隙間が
設けられている。 叙上のごとくシールパツキン１が組みつけられ
たのち、水圧シリンダに水圧が付加されるとパツ
キンボツクス６内に水が浸入し、水膨潤性部材４
がその水を吸収して急速に膨張して第２図に示さ
れるように内壁面５ａ、グランド押え７およびピ
ストンロツド９によつて囲まれた空間を満たし、
Ｖパツキン２およびそのリツプ部２ａに圧力をか
ける。それによりリツプ部２ａとシール面とが充
分に接触し、リツプパツキンの特性であるセルフ
シール作用でパツキンボツクス６内への水の浸入
が停止し、それとともに水膨潤性部材４の膨張が
停止する。したがつてシール面には過大なシール
圧が付与されることなく、もつとも適切なシール
圧が与えられる。 つぎに水圧シリンダの稼動中にパツキンボツク
ス６から水が外部へ漏出したり、あるいはＶパツ
キン２が変形したり摩耗損傷して前記シール圧が
低下し、それによりリツプ部２ａとシール面の間
からパツキンボツクス６内へ水が浸入したばあ
い、さらに水膨潤性部材４が浸入してきた水を吸
収して膨張するため、Ｖパツキン２のリツプ部２
ａがシール面に密接し、完全にシール性が復元さ
れる。したがつてＶパツキン２のリツプ部２ａの
表面側は前記シール面に圧接され、水漏れが生じ
ない。 叙上のごとく本考案のシールパツキンは、その
シール面への取り付け時における締め付け力の調
整が不要であるから取り付け作業が簡単であり、
しかも水圧機器の使用中における増し締め作業が
不要であるから維持管理がきわめて簡略化される
という顕著な効果を奏しうる。さらに本考案のシ
ールパツキンは、従来のリツプパツキンのように
あらかじめシール圧の低下を見込んだ過大なシー
ル圧に設定する必要がないため、リツプ部とシー
ル面の摺動摩擦抵抗（とくに初期）が小さく、摩
擦に基づく損耗が少ない。 なお前記実施例においてシールパツキン１を２
枚重ねた状態で用いたばあいのシール機構が示さ
れているが、もちろんシールパツキン１を一枚だ
け（第３図参照）あるいは多数枚重ねて使用して
もよい。シールパツキン１を多数枚重ねて使用し
たばあいはシール効果が向上するので好ましい。
また前記シールパツキン１としては、たとえばＶ
パツキン２の内周縁にフランジを設け、Ｖ溝内に
水膨潤性部材４を充填したもの（第４図参照）、
あるいはＶパツキン２をたがいにそのＶ溝３が対
向するように配置し、その間に水膨潤性部材４を
充填したもの（第５図参照）などでもよく、パツ
キンの材質や適用個所によつて適宜選択される。 なお第３図において水膨潤性部材４の表面に環
状の凹部４ａを形成するときは、第１図または第
４図に示されるようにシールパツキン１を重ねて
使用したばあいにたがいにずれないため、取りあ
つかいが容易になる。 本考案における水膨潤性部材４としては高吸水
性樹脂と他の合成樹脂との混合物が用いられる。
高吸水性樹脂は自重の約500倍程度の水を吸水保
持するものであり、吸水に伴なつて体積が大きく
膨張する。高吸水性樹脂としては、たとえばデン
プンにアクリロニトリル、アクリル酸、スチレン
スルホン酸、ビニルスルホン酸などをグラフト共
重合したデンプン系高吸水性樹脂、セルロース−
アクリロニトリルグラフト共重合、セルロース−
スチレンスルホン酸グラフト共重合体、カルボキ
シメチルセルロースの架橋物などのセルロース系
高吸水性樹脂、ポリビニルアルコールの架橋物、
アクリル−酢酸ビニル共重合体ケン化物などのポ
リビニルアルコール系高吸水性樹脂、ポリアクリ
ル酸塩架橋物、ポリアクリロニトリル系重合体の
ケン化物、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト架橋体などのアクリル系高吸水性樹脂などがあ
げられる。高吸水性樹脂に他の合成樹脂を混合し
たばあいは成形性および形状保持性を向上させる
ことができる。混合する他の合成樹脂としては、
たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウ
レタン、天然ゴムなどが好ましい。他の合成樹脂
は、高吸水性樹脂の体積膨張能を大きく損なわな
い程度、たとえば水膨潤性部材の体積膨張倍率が
２倍以上になるような量に抑えなければならな
い。配合割合は他の合成樹脂100部（重量部、以
下同様）に対して高吸水性樹脂10〜300部、好ま
しくは100〜250部である。 水膨潤性部材４の量は、水を吸収して膨張しシ
リンダカバー５、グランド押え７およびピストン
ロツドによつて囲まれたパツキンボツクス６の空
間を完全に満たした時点においてもまだ吸水能を
有している量でなければならない。好ましい量は
水膨潤性部材の最大膨張倍率によつて異なるが、
最大に膨張したときの体積が前記パツキンボツク
ス６の空間の約２倍以上、好ましくは３〜30倍で
あるときリツプパツキンのリツプ部をシール面に
押しつけるのに充分な圧力がえられる。 つぎに本考案に用いる種々の水膨潤性部材の体
積膨張性能を調べた。 まずスミカゲルＳ−33（住友化学工業(株)製の高
吸水性樹脂の商品名）とスミテート（住友化学工
業(株)製のエチレン−酢酸ビニル共重合体の商品
名）との混合物を混練しペースト状にしたものを
水膨潤性部材として用いた。 スミカゲルＳ−33とスミテートの配合割合を変
えたときの水膨潤性部材の最大吸水時の体積膨張
倍率および水に浸漬したときの体積膨張倍率の経
時変化を第１表および第６図に示す。

【表】 第１表および第６図に示すようにいずれの水膨
潤性部材も充分な体積膨張倍率がえられる。 また試料３を１辺が10mmの立方体に成形し、そ
れの５面を拘束した状態で水槽に入れ、自由面の
変位をゼロに保つたときの試料の荷重変化（膨張
を防ぎうる圧力）を測定した。その結果を第７図
に示す。 第７図から、発生する膨張圧は上に凸のカーブ
を示し、シールに必要なリツプ拡張圧力を生じう
ることがわかる。 第２表に種々の高吸水性樹脂と他の合成樹脂と
の混合物の最大体積膨張倍率を示す。

【表】 第２表から明らかなごとく、種々の高吸水性樹
脂と他の合成樹脂との混合物においても必要な体
積膨張倍率がえられる。 つぎに本考案のシールパツキンについて静的状
態のもとで耐水性試験を行なつた。 リツプパツキンとしては内径100mm、外径120
mm、幅10mm、呼び番号H100のゴムＶパツキン２
を採用し、水膨潤性部材４としては前記試料３
（スミテート（100部）とスミカゲルＳ−33（250
部）との混合物：最大体積膨張倍率約30倍）を20
ｇ用い、第３図に示されるようなシールパツキン
を構成した。 このシールパツキンを第８図に示される耐水圧
測定装置に挿入し、水圧をかけたときの水漏れの
発生状況を調べた。耐水圧測定装置は軸径100mm
の中心軸４１を有する上側部材４２と内径126mm
の側壁４３を有する下側部材４４とからなり、両
部材４２，４４間には前記シールパツキンを封じ
込めるための空間が形成されている。上側部材４
２には供給口４５が設けられており、該供給口４
５から前記空間内に水圧がかけられる。なお４６
はオスアダプタであり、４７はメスアダプタであ
り、４８は水路である。このように構成される測
定装置の空間内に前記シールパツキンを１枚また
は２枚挿入し、Ｖパツキン２の外周端と下側部材
４４の側壁面４３ａとの間の隙間Ｈをそれぞれ０
mm、１mm、２mm、３mmとしたときの水漏れを調べ
た。そのとき水圧は、シールパツキンを１枚挿入
したときが５Kg／cm²まで、シールパツキンを２枚
挿入したときが10Kg／cm²までかけられた。その結
果を第３表および第４表にそれぞれ示す。第３表
はシールパツキンが１枚適用されたときの測定結
果であり、第４表はシールパツキンが２枚適用さ
れたときの測定結果である。なお第３〜４表にお
いて漏れなしという表示は水漏れが生じないこと
を示し、５Kg／cm²漏れなしという表示は５Kg／cm²
の水圧をかけても水漏れが生じなかつたことを示
す。

【表】

【表】 第３〜４表から、使用初期にＶパツキン２の外
周端と下側部材４４の側壁面４３ａ（シール面）
に隙間があつても、所定時間経過後には水漏れが
止まり、しかも５Kg／cm²の水圧をかけても水漏れ
がまつたく生じないことがわかる。またシールパ
ツキンを２枚使用したものはシールパツキンを１
枚使用したものに比して、初期の水漏れが少な
く、シール効果も向上していることがわかる。 つぎに長さ300mm、外径100mmのピストンロツド
に本考案のシールパツキンおよび従来のＶパツキ
ンを取り付け、締め付け荷重を０Kg、100Kg、200
Kgとしたときの摩擦力の経時変化を調べた。その
結果を第９図に示す。第９図において、Ａおよび
Ｂはそれぞれ本考案のシールパツキンの締め付け
荷重０Kg、100Kgに対する摩擦力の経時変化を示
す曲線であり、ＣおよびＤはそれぞれ従来のＶパ
ツキンの締め付け荷重100Kg、200Kgに対する摩擦
力の径時変化を示す曲線である。 第９図から従来のＶパツキンは使用初期におい
て摩擦力がきわめて大きく、時間の経過とともに
パツキンの摩耗によつて摩擦力が低下している
（さらに繰り返すとリツプの摩耗や変形により漏
れ始めるため増し締めする必要がある）のに比し
て、本考案のシールパツキンは止水性を維持しな
がらつねに摩擦力が一定である（すなわちシール
面が適正に維持されている）ことがわかる。した
がつて本考案のシールパツキンは従来のＶパツキ
ンに比してパツキンの摩耗や破損が少なく、摩擦
によるエネルギ損失も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシールパツキンの一実施例を
水圧シリンダのロツドパツキンとして装着したと
きの状態を示す概略縦断面図、第２図は第１図に
示すシールパツキンのシール状態を示す概略縦断
面図、第３〜５図はそれぞれ本考案のシールパツ
キンの他の実施例を示す概略断面図、第６図は本
考案に用いる種々の水膨潤性部材の体積膨張倍率
と浸漬時間との関係を示すグラフ、第７図は本考
案における水膨潤性部材の膨張圧の経時変化を示
すグラフ、第８図は静的耐水圧試験を行なうため
の耐水圧測定装置の概略縦断面図、第９図は本考
案のシールパツキンおよび従来のＶパツキンにお
ける摩擦力の経時変化を示すグラフ、第１０図お
よび第１１図は従来のリツプパツキンがそれぞれ
水圧シリンダのロツドパツキンおよびピストンパ
ツキンとして使用された状態を示す概略縦断面図
である。 図面の主要符号、１，３１……シールパツキ
ン、２……Ｖパツキン、４……水膨張性部材、５
……シリンダカバー、７……グランド押え、９…
…ピストンロツド、３４……ピストンヘツド、３
５……シリンダ内壁面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 水圧機器のシール面にリツプ部が密接されう
   るＶパツキンと、前記Ｖパツキンの内面に当接
   するように配置されている水膨潤性部材とから
   なり、前記水膨潤性部材が他の合成樹脂100重
   量部に対し高吸収性樹脂10〜300重量部の割合
   で混合したものである水圧機器用シールパツキ
   ン。 ２ 前記シール面が水圧シリンダのシリンダカバ
   ーのパツキンボツクス内壁面およびシリンダロ
   ツド外周面である実用新案登録請求の範囲第１
   項記載のシールパツキン。