BR112020026232A2

BR112020026232A2 - Estrutura de vedação para dispositivo de pressão de fluido

Info

Publication number: BR112020026232A2
Application number: BR112020026232-3A
Authority: BR
Inventors: Masayuki Kudo; Kenichi Takeda; Masahiko Kawakami; Ken Tamura; Tsukasa Odaka
Original assignee: Smc Corporation
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2021-04-06
Also published as: EP3786494A1; JP2019219019A; MX2020013664A; TW202001132A; WO2019244642A1; CN112292550A; US20210262572A1; KR20210021492A; EP3786494A4

Abstract

estrutura de vedação para dispositivo de pressão de fluido. [assunto]para obter uma estrutura de vedação para um dispositivo de pressão de fluido, a estrutura de vedação tendo baixa resistência ao deslizamento em operação e sendo improvável de produzir mordida, fixação, ou semelhante, resultante de protrusão de uma ranhura de montagem. [solução]uma estrutura de vedação 2 inclui uma ranhura de montagem 16 disposta em um primeiro membro 5 e uma unidade de gaxeta 8 alojada na ranhura de montagem 16. a unidade de gaxeta 8 inclui uma seção de montagem circunferencial interna 20 e uma seção deslizante circunferencial externa 21. ambas as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 são superfícies cônicas que são inclinadas de modo que seus diâmetros aumentem gradualmente na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante 21 e que são inclinadas em direções mutuamente opostas. a espessura da unidade de gaxeta 8 aumenta de forma gradual na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante 21, a espessura t1 na seção de montagem 20 é a menor e a espessura t2 na seção deslizante 21 é a maior.

Description

ESTRUTURA DE VEDAÇÃO PARA DISPOSITIVO DE PRESSÃO DE FLUIDO Campo técnico

[0001] A presente invenção se refere a uma estrutura de vedação para vedar entre um primeiro membro e um segundo membro deslizante um em relação ao outro em um dispositivo de pressão de fluido. Técnica Anterior

[0002] Por exemplo, em um dispositivo de pressão de fluido, como um cilindro de pressão de fluido ou uma válvula eletromagnética, um elemento deslizante, como um pistão ou um carretel, tem uma ranhura de montagem em sua circunferência externa, uma unidade de gaxeta é montada na ranhura de montagem, e o elemento deslizante desliza dentro de uma cavidade deslizante em um compartimento com a unidade de gaxeta disposta entre os mesmos. Essa unidade de gaxeta precisa ter baixa resistência ao deslizamento e, além disso, é improvável que produza mordidas (biting), fixação, ou semelhantes, resultantes da saliência da ranhura de montagem.

[0003] Os exemplos tipicamente usados como a unidade de gaxeta desse tipo podem incluir um anel em O e um anel em D. O anel em O, no entanto, tem as desvantagens de não apenas ter alta resistência ao deslizamento, mas também ser provável que produza mordidas, fixação, ou semelhantes, resultantes de torção. É improvável que o anel em D produza torção, mordida, fixação, ou semelhante, em comparação com o anel em O, mas tem a desvantagem de ter alta resistência ao deslizamento porque a força de reação à compressão quando a pressão de fluido atua (durante a pressurização) é grande.

[0004] Portanto, conforme descrito nas Literaturas de Patente 1 a 7, há um número crescente de exemplos usando unidades de gaxeta modificadas planejadas, incluindo uma tendo uma seção constringida em parte e outra na qual a espessura varia nas direções circunferenciais interna e externa. Porque essas unidades de gaxeta modificadas são flexíveis e são apropriadamente comprimidas e deformadas durante a pressurização ou durante o deslizamento, elas possuem as vantagens de ter menor resistência ao deslizamento do que o anel em D e menos probabilidade de produzir mordidas, fixação, ou semelhantes, do que o anel em O.

[0005] Muitas das unidades de gaxeta modificadas publicamente conhecidas, no entanto, têm problemas de, por exemplo, serem deformadas localmente e, além disso, excessivamente em uma porção fina, tal como uma seção constringida, ou, pelo contrário, serem incapazes de obter uma vantagem suficiente de redução a resistência ao deslizamento por causa de flexibilidade inadequada, e elas ainda têm espaço para melhorias adicionais.

[0006] Em particular, nos últimos anos, os dispositivos de pressão de fluido foram refinados e, portanto, as unidades de gaxeta usadas neles foram requeridas de alcançar um grau mais alto de vedação. Portanto, há uma necessidade de uma nova unidade de gaxeta que tenha menor resistência ao deslizamento, mesmo que ligeiramente, e seja menos provável de produzir mordidas, fixação, ou semelhantes, do que as unidades de gaxeta conhecidas.

[0007] Um exemplo de abordagem pode ser aumentar a largura do anel D na direção do raio. Nesse caso, como a flexibilidade é aumentada, espera-se que a resistência ao deslizamento seja reduzida pela deformação durante o deslizamento. Em contraste, no entanto, como a quantidade de saliência da ranhura de montagem resultante da compressão durante a pressurização é aumentada, é provável que ocorra mordida, fixação ou semelhante. Portanto, simplesmente aumentar a largura da unidade de gaxeta na direção do raio para reduzir a resistência ao deslizamento é insatisfatório. Lista de citações Literatura de Patente

[0008] PTL 1: Publicação de Pedido de Registro de Modelo de Utilidade Japonesa Não Examinada Nº. 55-102457.

[0009] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada Nº. 61-228166.

[0010] PTL 3: Publicação de Pedido de Registro de Modelo de Utilidade Japonesa Não Examinada Nº. 62-91063

[0011] PTL 4: Publicação de Pedido de Registro de Modelo de Utilidade Japonesa Não Examinada Nº. 62-126663

[0012] PTL 5: Publicação de Pedido de Registro de Modelo de Utilidade Japonesa Não Examinada Nº. 4-36174

[0013] PTL 6: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada Nº. 7-269733

[0014] PTL 7: Modelo de Utilidade de Registro Japonês Nº. 2537236 Sumário da Invenção Problema Técnico

[0015] Um objetivo técnico da presente invenção é fornecer uma estrutura de vedação para um dispositivo de pressão de fluido, a estrutura de vedação tendo baixa resistência ao deslizamento em operação e sendo improvável de produzir mordida, fixação, ou semelhante, resultante da saliência de uma ranhura de montagem. Solução para o Problema

[0016] Para atingir o objetivo, a presente invenção fornece uma estrutura de vedação para vedar entre um primeiro membro e um segundo membro relativamente deslocado em um dispositivo de pressão de fluido.

[0017] A estrutura de vedação inclui uma ranhura de montagem em forma de anel disposta no primeiro membro e uma unidade de gaxeta em forma de anel alojada na ranhura de montagem. Uma porção circunferencial interna da unidade de gaxeta é uma seção de montagem em contato com uma parede inferior da ranhura de montagem, e uma porção circunferencial externa da unidade de gaxeta é uma seção deslizante em contato com o segundo membro. Uma superfície de extremidade da seção deslizante e uma superfície de extremidade da seção de montagem são superfícies em forma de arco curvadas para fora. Uma primeira superfície lateral e uma segunda superfície lateral da unidade de gaxeta em um primeiro lado e um segundo lado, respectivamente, em uma direção de um eixo das mesmas são superfícies cônicas que são inclinadas de modo que seus diâmetros aumentem gradualmente em uma direção a partir da seção de montagem em direção à seção deslizante e que são inclinadas em direções mutuamente opostas. Uma espessura da unidade de gaxeta na direção do eixo aumenta de maneira gradual na direção da seção de montagem para a seção deslizante, a espessura na seção de montagem é a menor, e a espessura na seção deslizante é a maior.

[0018] Na presente invenção, um ângulo da primeira superfície lateral a um plano perpendicular ao eixo e um ângulo da segunda superfície lateral ao mesmo são iguais.

[0019] A espessura da seção deslizante da unidade de gaxeta é de 1,2 a 1,5 vezes a espessura da seção de montagem, e a largura da unidade de gaxeta na direção do raio é de três a cinco vezes a espessura da seção deslizante.

[0020] Na presente invenção, de preferência, a primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta podem ter uma pluralidade de ranhuras anulares para manter um lubrificante, as ranhuras anulares podem ser concêntricas em torno do eixo, a pluralidade de ranhuras anulares na primeira superfície lateral e a pluralidade de ranhuras anulares na segunda superfície lateral podem ser iguais em número e podem estar em posições mutuamente opostas.

[0021] Nesse caso, uma forma em seção transversal de cada uma das ranhuras anulares pode, de preferência, ser um arco e ser um arco menor, os arcos de todas as ranhuras anulares podem, de preferência, ter o mesmo raio de curvatura, e todas as ranhuras anulares podem de preferência ter a mesma profundidade.

[0022] Mais preferencialmente, a pluralidade de ranhuras anulares em cada uma da primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta pode incluir três ranhuras anulares espaçadas uniformemente, e uma distância entre os centros de curvatura das ranhuras anulares vizinhas, uma distância da superfície de extremidade da seção de montagem para o centro de curvatura da ranhura anular mais próximo da seção de montagem, e uma distância da superfície de extremidade da seção deslizante ao centro de curvatura da ranhura anular mais próxima da seção deslizante pode ser igual.

[0023] Na presente invenção, a primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta podem, de preferência, ter uma pluralidade de ranhuras rebaixadas que se estendem ao longo da direção do raio da unidade de gaxeta, dispostas em intervalos equiangulares em torno do eixo, começando na superfície de extremidade da seção deslizante, e terminando em um local da ranhura anular mais próxima da seção de montagem, e a pluralidade de ranhuras rebaixadas na primeira superfície lateral e a pluralidade de ranhuras rebaixadas na segunda superfície lateral podem preferencialmente estar em locais deslocados uma da outra por 1/2 passo em uma direção circunferencial do mesmo.

[0024] Mais preferencialmente, as ranhuras rebaixadas e as ranhuras anulares podem ter a mesma profundidade.

[0025] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o dispositivo de pressão de fluido é um cilindro de pressão de fluido, o primeiro membro é um pistão alojado em uma cavidade de cilindro de modo que o pistão pode deslizar livremente, e o segundo membro é um compartimento de cilindro tendo a cavidade de cilindro.

[0026] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o dispositivo de pressão de fluido é uma válvula de carretel, o primeiro membro é um carretel alojado em uma cavidade de válvula de modo que o carretel pode deslizar livremente, e o segundo membro é um compartimento de válvula tendo a cavidade de válvula. Efeitos Vantajosos da Invenção

[0027] Na estrutura de vedação da presente invenção, porque ambas as superfícies laterais da unidade de gaxeta são superfícies cônicas inclinadas em direções mutuamente opostas e, assim, a espessura da unidade de gaxeta aumenta de maneira gradual na direção da seção de montagem em direção à seção deslizante, a flexibilidade da unidade de gaxeta é aumentada e a unidade de gaxeta pode ser facilmente dobrada de uma maneira suave e uniforme como um todo, enquanto ao mesmo tempo a saliência da ranhura de montagem resultante da deformação da seção deslizante durante a pressurização por pressão de fluido é improvável de ocorrer. Portanto, a resistência ao deslizamento durante a operação pode ser reduzida de forma eficiente enquanto, ao mesmo tempo, é improvável que ocorra mordida, e a pressão do fluido pode ser diminuída pela quantidade de redução na resistência ao deslizamento e, assim, um efeito de economia de energia é obtido. Além disso, porque um componente de força da pressão do fluido atua nas superfícies laterais da unidade de gaxeta durante a pressurização pela pressão do fluido em direção à seção deslizante na unidade de gaxeta, um aumento na pressão de contato no lado da seção de montagem ocorre com compressão da unidade de gaxeta, isto é, um aumento na quantidade de distorção pode ser suprimido, e a força de reação causada pela distorção no lado da seção de montagem pode ser evitada de ser transmitida para o lado da seção deslizante. Breve Descrição dos Desenhos

[0028] [FIG. 1] A Fig. 1 é uma vista em corte transversal de um cilindro de ar incluindo uma estrutura de vedação na presente invenção e ilustra um estado em que um pistão está em uma extremidade reversa.

[0029] [FIG. 2] A Fig. 2 ilustra um estado onde o pistão está no curso de um curso para a frente no cilindro de ar na Fig. 1.

[0030] [FIG. 3] A Fig. 3 é uma vista plana de uma unidade de gaxeta incluída na estrutura de vedação de acordo com a presente invenção.

[0031] [FIG. 4] A Fig. 4 é uma vista em corte transversal ampliada da unidade de gaxeta na Fig. 3 tomada ao longo da linha IV-IV.

[0032] [FIG. 5] A Fig. 5 em uma vista em corte transversal fragmentária ampliada que ilustra um estado de não pressurização em que o pistão está na posição ilustrada na Fig. 1 e a pressão do ar não atua na unidade de gaxeta.

[0033] [FIG. 6] A Fig. 6 é uma vista em corte transversal fragmentada ampliada que ilustra um estado em que a unidade de gaxeta no estado ilustrado na Fig. 5 é pressurizada por um suprimento de ar comprimido.

[0034] [FIG. 7] A Fig. 7 é uma vista em seção transversal fragmentada ampliada que ilustra um estado operacional da unidade de gaxeta quando o pistão é o curso para frente ilustrado na Fig. 2.

[0035] [FIG. 8] A Fig. 8 é uma vista em seção transversal fragmentária de uma válvula de carretel incluindo a estrutura de vedação na presente invenção. Descrição das Modalidades

[0036] As Figs. 1 e 2 ilustram um dispositivo de pressão de fluido incluindo uma estrutura de vedação de acordo com a presente invenção. Esse dispositivo de pressão de fluido é um cilindro de ar.

[0037] O cilindro de ar 1A inclui um compartimento de cilindro 3 cuja forma externa tem uma forma retangular paralelepípeda. O compartimento de cilindro 3 tem uma cavidade de cilindro circular 4, a cavidade cilíndrica 4 aloja um pistão 5 de modo que o pistão 5 pode deslizar livremente ao longo de um eixo L da cavidade de cilindro 4 e o pistão 5 está conectado a uma haste 6.

[0038] Um anel guia 7 para guiar o pistão 5 é montado na circunferência externa do pistão 5 e uma unidade de gaxeta 8 para vedar entre a circunferência externa do pistão 5 e a circunferência interna da cavidade de cilindro 4 é montada no mesmo.

[0039] Uma primeira extremidade e uma segunda extremidade da cavidade 4 do cilindro são bloqueadas hermeticamente por uma placa de extremidade do lado da cabeça 9 e uma placa da extremidade do lado da haste 10, respectivamente. Um espaço de pressão do lado da cabeça 11 está disposto entre a placa de extremidade do lado da cabeça 9 e o pistão 5. Um espaço de pressão do lado da haste 12 está disposto entre a placa de extremidade do lado da haste 10 e o pistão 5. O espaço de pressão do lado da cabeça 11 se comunica com uma porta do lado da cabeça 13 disposta em uma posição próxima à placa de extremidade do lado da cabeça 9 em uma superfície lateral do compartimento de cilindro 3. O espaço de pressão do lado da haste 12 se comunica com uma porta do lado da haste 14 disposta em uma posição perto da placa de extremidade do lado da haste 10 na superfície lateral do compartimento de cilindro 3.

[0040] A haste 6 estende-se hermeticamente através de um orifício central 10a na placa de extremidade do lado da haste 10 com um elemento de vedação do tipo retentor 15 montado na circunferência interna da placa de extremidade do lado da haste 10 disposta entre os mesmos. A ponta da haste 6 se projeta para fora do compartimento de cilindro 3.

[0041] No cilindro de ar 1A, quando em um estado onde o pistão 5 e a haste 6 estão posicionados em uma extremidade reversa ilustrada na Fig. 1, o espaço de pressão do lado da haste 12 é aberto para a atmosfera através da porta do lado da haste 14 e ar comprimido é suprido ao espaço de pressão do lado da cabeça 11 através da porta do lado da cabeça 13, o pistão 5 e a haste 6 movem-se para frente, como ilustrado na Fig. 2, e o pistão 5 para em uma posição de extremidade dianteira, onde está em contato com a placa de extremidade do lado da haste 10.

[0042] Quando em um estado onde o pistão 5 e a haste 6 estão na extremidade dianteira, o espaço de pressão do lado da cabeça 11 é aberto para a atmosfera através da porta do lado da cabeça 13 e ar comprimido é suprido ao espaço de pressão do lado da haste 12 através da porta do lado da haste 14, o pistão 5 e a haste 6 invertem, como ilustrado na Fig. 1, e o pistão 5 para na posição de extremidade reversa, onde está em contato com a placa de extremidade do lado da cabeça

9.

[0043] A seguir, é descrita uma estrutura de vedação 2 de acordo com a presente invenção. A estrutura de vedação 2 é usada para vedar entre um primeiro membro e um segundo membro relativamente deslocado em um dispositivo de pressão de fluido. No caso do cilindro de ar 1A, o pistão 5 é o primeiro membro, e o compartimento de cilindro 3 é o segundo membro. A estrutura de vedação 2 inclui uma ranhura de montagem em forma de anel 16 disposta no pistão 5 e a unidade de gaxeta 8 alojada na ranhura de montagem 16.

[0044] Como fica claro na Fig. 5, a ranhura de montagem 16 tem paredes laterais esquerda e direita 16a e uma parede inferior 16b. As paredes laterais esquerda e direita 16a são superfícies planas que se estendem linearmente desde a abertura da ranhura da ranhura de montagem 16 até a parede inferior 16b e são paralelas uma à outra. A parede inferior 16b é uma superfície cilíndrica cuja geratriz é paralela ao eixo L. A largura da ranhura da ranhura de montagem 16 é constante ao longo da profundidade desde a abertura até à parede inferior 16b. A profundidade da ranhura de montagem 16 é maior do que a largura da ranhura e ligeiramente menor do que a largura W da unidade de gaxeta 8 em sua direção de raio. A borda de abertura da ranhura de montagem 16, isto é, as porções de extremidade 16c das paredes laterais esquerda e direita 16a podem, de preferência, ser arredondadas em forma de arco.

[0045] Conforme ilustrado nas Figs. 3 e 4, a unidade de gaxeta 8 é feita de borracha sintética em forma de anel e inclui uma porção circunferencial interna e uma porção circunferencial externa. Conforme ilustrado na Fig. 5, a porção circunferencial interna é uma seção de montagem 20 em contato com a parede inferior 16b da ranhura de montagem 16, e a porção circunferencial externa é uma seção deslizante 21 em contato com uma parede de cavidade 4a da cavidade de cilindro 4 (cavidade deslizante), ou seja, o compartimento de cilindro 3. Cada uma de uma superfície de extremidade 20a da seção de montagem 20 e uma superfície de extremidade 21a da seção de deslizamento 21 é uma superfície em forma de arco curvada para fora.

[0046] Uma primeira superfície lateral 22a e uma segunda superfície lateral 22b da unidade de gaxeta 8 em um primeiro lado e um segundo lado, respectivamente, na direção do eixo L são superfícies cônicas que são inclinadas de modo que seus diâmetros aumentam gradualmente na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante 21 e que são inclinadas de maneira gradual em direções mutuamente opostas. Os ângulos de inclinação das superfícies cônicas, isto é, os ângulos θ de inclinação da primeira superfície lateral 22a e da segunda superfície lateral 22b em relação a um plano S perpendicular ao eixo L são iguais. Os ângulos θ podem ser preferencialmente de dois a quatro graus e mais preferencialmente de três graus.

[0047] Como ambas as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 são superfícies cônicas, como descrito acima, a espessura da unidade de gaxeta 8 na direção do eixo L não é uniforme na direção do raio da unidade de gaxeta 8 e aumenta de uma maneira gradual por uma certa taxa na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante

21. A espessura T1 na seção de montagem 20 é a menor, e a espessura T2 na seção deslizante 21 é a maior.

[0048] A espessura T2 na seção deslizante 21 pode, de preferência, ser 1,2 a 1,5 vezes a espessura T1 na seção de montagem 20. No exemplo ilustrado, a razão entre a espessura T2 na seção deslizante 21 e a espessura T1 na seção de montagem 20 é 1: 0,75, e a espessura T2 na seção deslizante 21 é cerca de 1,33 vezes a espessura T1 na seção de montagem

20.

[0049] O raio de curvatura do arco da superfície de extremidade 20a da seção de montagem 20 é menor do que a espessura T1 na seção de montagem 20 e é igual ou maior do que 1/2 da espessura T1. O raio de curvatura do arco da superfície de extremidade da seção deslizante 21 é menor do que a espessura T2 na seção deslizante 21 e é igual ou maior que 1/2 da espessura T2.

[0050] A largura da unidade de gaxeta 8 na direção do raio, isto é, a largura W da superfície de extremidade 20a da seção de montagem 20 para a superfície de extremidade 21a da seção deslizante 21 é maior do que a espessura T2 na seção deslizante 21, e seu tamanho preferível pode estar na faixa de três a cinco vezes a espessura T2. No exemplo ilustrado, a largura W é cerca de quatro vezes a espessura T2.

[0051] A primeira superfície lateral 22a e a segunda superfície lateral 22b da unidade de gaxeta 8 têm uma pluralidade de ranhuras anulares em forma de anel 25a, 25b e 25c concêntricas em torno do eixo L para fazê-las manter um lubrificante, tal como graxa. A pluralidade de ranhuras anulares 25a, 25b e 25c na primeira superfície lateral 22a e a pluralidade de ranhuras anulares 25a, 25b e 25c na segunda superfície lateral 22b são iguais em número e estão em posições mutuamente opostas. No exemplo ilustrado, cada uma da primeira superfície lateral 22a e a segunda superfície lateral 22b tem as três ranhuras anulares 25a, 25b e 25c espaçadas uniformemente na direção do raio. Portanto, a unidade de gaxeta 8 em porções onde as ranhuras anulares 25a, 25b e 25c estão presentes é mais fina do que nas outras porções onde as ranhuras anulares 25a, 25b e 25c estão ausentes, e pode ser considerado que as seções estreitas 26a, 26b e 26c estão presentes nas porções onde as ranhuras anulares 25a, 25b e 25c estão presentes.

[0052] A forma de uma seção transversal de cada uma das ranhuras anulares 25a, 25b e 25c é um arco e é um arco menor. Todas as ranhuras anulares 25a, 25b e 25c têm o mesmo raio de curvatura e, adicionalmente, as ranhuras anulares 25a,

25b e 25c têm a mesma profundidade. Por conseguinte, as três seções constringidas 26a, 26b e 26c têm espessuras diferentes. A seção constringida 26a, que é a mais próxima da seção de montagem 20, tem a menor espessura. A seção constringida 26c, que é a mais próxima da seção deslizante 21, tem a maior espessura.

[0053] Como as três ranhuras anulares 25a, 25b e 25c em cada uma da primeira superfície lateral 22a e a segunda superfície lateral 22b da unidade de gaxeta 8 estão dispostas em intervalos iguais, a distância (distância entre os centros de curvatura) D1 do centro de curvatura O1 da primeira ranhura anular 25a, que é a mais próxima da seção de montagem 20, ao centro de curvatura O2 da segunda ranhura anular 25b, que está em uma posição intermediária, e a distância (distância entre os centros de curvatura) D2 do centro de curvatura O2 da segunda ranhura anular 25b para o centro de curvatura O3 da terceira ranhura anular 25c, que é o mais próximo da seção deslizante 21, são iguais. Na presente modalidade, além disso, a distância D3 da superfície de extremidade 20a da seção de montagem 20 para o centro de curvatura O1 da primeira ranhura anular 25a e a distância D4 da superfície de extremidade 21a da seção de deslizamento 21 para o centro de curvatura O3 da terceira ranhura anular 25c são também substancialmente as mesmas que as distâncias D1 e D2 entre os centros de curvatura.

[0054] A primeira superfície lateral 22a e a segunda superfície lateral 22b da unidade de gaxeta 8 têm uma pluralidade de ranhuras rebaixadas 27 que se estendem ao longo da direção do raio da unidade de gaxeta 8, dispostas em intervalos equiangulares em torno do eixo L, começando na superfície de extremidade 21a da seção deslizante 21 e terminando na localização da primeira ranhura anular 25a, que é a mais próxima da seção de montagem 20. A pluralidade de ranhuras rebaixadas 27 na primeira superfície lateral 22a e a pluralidade de ranhuras rebaixadas 27 na segunda superfície lateral 22b estão em localizações deslocadas uma da outra por 1/2 passo na direção circunferencial. As ranhuras rebaixadas 27 são usadas para evitar que as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 estejam em contato próximo com as paredes laterais 16a da ranhura de montagem 16, funcionando como fendas de ventilação. A profundidade das ranhuras rebaixadas 27 é a mesma que a profundidade das ranhuras anulares 25a, 25b e 25c.

[0055] Na modalidade ilustrada, cada uma das superfícies laterais 22a e 22b tem as três ranhuras rebaixadas 27 espaçadas em intervalos de 120 graus, e as ranhuras rebaixadas 27 na primeira superfície lateral 22a e as ranhuras rebaixadas 27 na segunda superfície lateral 22b são deslocadas uma do outra em 60 graus.

[0056] As operações da estrutura de vedação 2 são descritas abaixo. A Fig. 5 ilustra um estado em que o pistão 5 está na posição operacional ilustrada na Fig. 1 e o ar comprimido não é suprido ao espaço de pressão do lado da cabeça 11 ou ao espaço de pressão do lado da haste 12. Nesse momento, a unidade de gaxeta 8 está em um estado de não pressurização, onde a pressão do ar não atua na primeira superfície lateral 22a ou na segunda superfície lateral 22b.

[0057] Quando nesse estado ilustrado na Fig. 1, o ar comprimido é suprido ao espaço de pressão do lado da cabeça 11, a unidade de gaxeta 8 é pressurizada pela pressão de ar que atua na superfície do lado direito da unidade de gaxeta 8, ou seja, a primeira superfície lateral 22a, como ilustrado na Fig. 6, e, assim, a superfície do lado esquerdo da unidade de gaxeta 8, isto é, a segunda superfície lateral 22b é pressionada contra a parede lateral esquerda 16a da ranhura de montagem 16 pela pressão do ar, e ao mesmo tempo, a unidade de gaxeta 8 é comprimida na direção da espessura e é ligeiramente estendida na direção da largura W (direção do raio). Portanto, a pressão de contato da superfície de extremidade 21a da seção deslizante 21 para a parede de cavidade 4a da cavidade de cilindro 4 aumenta, enquanto um aumento na pressão de contato da superfície de extremidade 20a da seção de montagem 20 para a parede inferior 16b da ranhura de montagem 16 é suprimida porque as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 são superfícies cônicas, um componente de força da pressão do ar atua na primeira superfície lateral 22a em direção ao lado circunferencial externo da unidade de gaxeta 8, e esse componente de força pressiona a unidade de gaxeta 8 na direção do lado circunferencial externo (em direção à seção deslizante 21). Portanto, um aumento na quantidade de distorção que ocorre com o aumento na pressão de contato também pode ser suprimido, e a transmissão de uma força de reação causada pela distorção da superfície de extremidade 20a para o lado circunferencial externo pode ser evitada.

[0058] A seção deslizante 21 na unidade de gaxeta 8 é parcialmente deformada, essa porção deformada 8a entra em uma fenda G entre a superfície circunferencial externa do pistão 5 e a superfície circunferencial interna da cavidade de cilindro 4 (parede de cavidade 4a).

[0059] A espessura da unidade de gaxeta 8, no entanto, aumenta gradualmente na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante 21, a espessura T2 na seção deslizante 21 é a maior e, assim, a seção deslizante 21 tem uma forma que é improvável para morder na fenda G. Portanto, a quantidade e a taxa de entrada de uma porção deformada da seção deslizante 21 na fenda G são pequenos, e é improvável que ocorram defeitos causados pela mordida.

[0060] Então, quando o pistão 5 começa a se mover para frente, como ilustrado na Fig. 7, a porção incluindo a seção deslizante 21 na unidade de gaxeta 8 é puxada por uma força de atrito entre a superfície de extremidade 21a da seção deslizante 21 e a parede de cavidade 4a da cavidade deslizante 4 em uma direção oposta à direção em que o pistão 5 se move para a frente, assim a unidade de gaxeta 8 é ligeiramente dobrada para um estado onde a porção incluindo a seção deslizante 21 está inclinada para trás, e a unidade de gaxeta 8 nessa atitude avança junto com o pistão 5. Nesse momento, por causa da flexão da unidade de gaxeta 8, a pressão de contato da superfície de extremidade 21a da seção deslizante 21 para a parede de cavidade 4a da cavidade deslizante reduz, e a quantidade de distorção da unidade de gaxeta 8 também reduz. Assim, a resistência ao deslizamento reduz, e o pistão 5 pode começar a se mover suavemente para a frente.

[0061] Quando o pistão 5 atinge a extremidade dianteira e para nessa posição, a unidade de gaxeta 8 é pressurizada pela pressão do ar, e a segunda superfície lateral 22b é pressionada contra uma das paredes laterais 16a da ranhura de montagem 16, como no caso ilustrado na Fig. 6.

[0062] A operação da unidade de gaxeta 8 quando no estado em que o pistão 5 está na extremidade dianteira, o ar comprimido é suprido ao espaço de pressão do lado da haste 12 para inverter o pistão 5 é o mesmo que o caso onde as Figs. 6 e 7 são invertidas horizontalmente. Nesse caso, porque ambas as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 têm as ranhuras rebaixadas 27 que se estendem na direção do raio e as ranhuras rebaixadas 27 funcionam como fendas de ventilação, as superfícies laterais 22a e 22b da unidade de gaxeta 8 podem ser evitadas de estar em contato próximo com a parede lateral 16a da ranhura de montagem 16.

[0063] Conforme descrito anteriormente, a primeira superfície lateral 22a e a segunda superfície lateral 22b na unidade de gaxeta 8 são superfícies cônicas inclinadas em direções mutuamente opostas, a espessura aumenta de maneira gradual na direção da seção de montagem 20 em direção à seção deslizante 21, a largura W na direção do raio é três a cinco vezes a espessura T2 na seção deslizante 21, e a unidade de gaxeta 8 é alongada na direção do raio. Portanto, a unidade de gaxeta 8 pode ser facilmente dobrada de uma maneira suave e uniforme como um todo durante a operação e, além disso, porque a pluralidade de seções estreitas 26a, 26b e 26c correspondendo à pluralidade de ranhuras anulares 25a, 25b, e 25c estão espaçadas uniformemente na parte intermediária da unidade de gaxeta 8, a flexão pode ser ainda mais facilitada. Em virtude dessa flexão, a resistência ao deslizamento durante a operação pode ser reduzida de forma eficiente, e é improvável que ocorra mordida com compressão durante a pressurização pelo ar comprimido.

[0064] Na modalidade acima descrita, o cilindro de ar 1A é ilustrado como o dispositivo de pressão de fluido. O dispositivo de pressão de fluido pode ser uma válvula de carretel. A Fig. 8 ilustra uma válvula de carretel 1B incluindo a estrutura de vedação 2 de acordo com a presente invenção. Na válvula de carretel 1B, um compartimento de válvula 30 tem uma cavidade de válvula 31, a cavidade de válvula 31 (cavidade deslizante) aloja um carretel 32 de modo que o carretel 32 pode deslizar livremente, e o carretel 32 é configurado para ser acionado por uma válvula piloto eletromagnética 33. O carretel 32 é equipado com as ranhuras de montagem 16 e as unidades de gaxeta 8. Consequentemente, nas estruturas de vedação 2 na válvula de carretel 1B, o carretel 32 é o primeiro membro e o compartimento da válvula 30 é o segundo membro.

[0065] A configuração da válvula de carretel 1B é descrita em mais detalhes.

[0066] O compartimento da válvula 30 inclui uma única porta de abastecimento P, uma primeira porta de saída A1 e uma segunda porta de saída A2 em lados opostos da porta de abastecimento P, e uma primeira porta de exaustão E1 e uma segunda porta de exaustão E2 posicionadas fora da primeira porta de saída A1 e a segunda porta de saída A2. Todas as portas se comunicam com a cavidade de válvula 31.

[0067] O carretel 32 inclui uma primeira seção de cheio 32a capaz de deslocar-se em uma primeira porção de cavidade de válvula 31a entre a porta de abastecimento P e a primeira porta de saída A1 na direção da porta de abastecimento P, uma segunda seção de cheio 32b capaz de andar em uma segunda porção de cavidade de válvula 31b entre a porta de alimentação P e a segunda porta de saída A2 na direção da porta de alimentação P, uma terceira seção de cheio 32c capaz de se deslocar em uma terceira porção de cavidade de válvula 31c entre a primeira porta de saída A1 e a primeira porta de exaustão E1 na direção da primeira porta de exaustão E1, e uma quarta seção de cheio 32d capaz de se deslocar em uma quarta porção de cavidade de válvula 31d entre a segunda porta de saída A2 e a segunda porta de exaustão E2 na direção da segunda porta de exaustão E2. Cada uma das seções de cheio é equipada com a ranhura de montagem 16 e a unidade de gaxeta

8.

[0068] Na válvula de carretel 1B, quando o carretel 32 alterna sendo acionado pela válvula piloto 33, as unidades de empacotamento 8 montadas nas seções de cheio 32a a 32d passam nas porções da cavidade de válvula 31a a 31d ou saem das porções da cavidade de válvula 31a para 31d, alternando assim os estados de conexão dos caminhos entre as portas.

[0069] Quando a pressão do ar atua na unidade de gaxeta 8 passando em qualquer uma das porções da cavidade de válvula 31a a 31d na mesma direção que a direção na qual a unidade de gaxeta 8 está se movendo, essa unidade de gaxeta 8 se comporta como no caso ilustrado na Fig. 7, e a resistência ao deslizamento é reduzida.

[0070] Em contraste, quando a pressão do ar atua na unidade de gaxeta 8 passando sobre qualquer uma das porções da cavidade de válvula 31a a 31d em uma direção oposta à direção em que essa unidade de gaxeta 8 está se movendo, essa unidade de gaxeta 8 é pressionada contra a parede lateral 16a no lado traseiro na direção do movimento para fora das paredes laterais esquerda e direita 16a da ranhura de montagem 16, como ilustrado na Fig. 6, essa unidade de gaxeta 8 nesse estado se move na direção direita na Fig. 6, e uma porção da seção deslizante 21 entra na fenda G entre as seções de cheio 32a a 32d e as porções de cavidade de válvula 31a a 31d. Nessa situação, porque a seção deslizante 21 tem um diâmetro aumentado e é improvável que seja deformada, não surgem problemas de mau funcionamento, ou semelhantes, resultantes da mordida.

[0071] Lista de Sinais de Referência: 1A cilindro de ar 1B válvula de carretel 2 estrutura de vedação 3 compartimento de cilindro (segundo membro) 4 cavidade de cilindro 5 pistão (primeiro membro) 8 unidades de gaxeta 16 ranhura de montagem 16b parede inferior 20 seção de montagem 20a superfície de extremidade 21 seção deslizante 21a Superfície de extremidade 22a primeira superfície lateral 22b segunda superfície lateral 25a, 25b, 25c ranhura anular 27 ranhura rebaixada 30 compartimento de válvula (segundo membro) 31 cavidade de válvula 32 carretel (primeiro membro) Eixo L Espessura T1 na seção de montagem

Espessura T2 na seção deslizante Largura W θ Ângulo O1, O2, O3 centro de curvatura Distância D1, D2, D3, D4

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Estrutura de vedação para um dispositivo de pressão de fluido, a estrutura de vedação para vedar entre um primeiro membro e um segundo membro relativamente deslocado no dispositivo de pressão de fluido, a estrutura de vedação caracterizada pelo fato de que compreende: uma ranhura de montagem em forma de anel disposta no primeiro membro; e uma unidade de gaxeta em forma de anel alojada na ranhura de montagem, em que uma porção circunferencial interna da unidade de gaxeta é uma seção de montagem em contato com uma parede inferior da ranhura de montagem, e uma porção circunferencial externa da unidade de gaxeta é uma seção deslizante em contato com o segundo membro, uma superfície de extremidade da seção deslizante e uma superfície de extremidade da seção de montagem são superfícies em forma de arco curvadas para fora, uma primeira superfície lateral e uma segunda superfície lateral da unidade de gaxeta em um primeiro lado e um segundo lado, respectivamente, em uma direção de um eixo das mesmas são superfícies cônicas que são inclinadas de modo que seus diâmetros aumentem gradualmente em uma direção a partir da seção de montagem em direção à seção deslizante e que são inclinadas em direções mutuamente opostas, e uma espessura da unidade de gaxeta na direção do eixo aumenta de forma gradual na direção da seção de montagem para a seção deslizante, a espessura na seção de montagem é a menor, e a espessura na seção deslizante é a maior.

2. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um ângulo da primeira superfície lateral a um plano perpendicular ao eixo e um ângulo da segunda superfície lateral ao mesmo são iguais.

3. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura na seção deslizante da unidade de gaxeta é de 1,2 a 1,5 vezes a espessura na seção de montagem e uma largura da unidade de gaxeta em uma direção de raio da mesma é três a cinco vezes a espessura na seção deslizante.

4. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta têm uma pluralidade de ranhuras anulares para manter um lubrificante, as ranhuras anulares são concêntricas em torno do eixo, a pluralidade de ranhuras anulares na primeira a superfície lateral e a pluralidade de ranhuras anulares na segunda superfície lateral são iguais em número e estão em posições mutuamente opostas.

5. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma forma de seção transversal de cada uma das ranhuras anulares é um arco e é um arco menor, os arcos de todas as ranhuras anulares têm o mesmo raio de curvatura e todas as ranhuras anulares têm a mesma profundidade.

6. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de ranhuras anulares em cada uma da primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta compreende três ranhuras anulares uniformemente espaçadas e uma distância entre os centros de curvatura das ranhuras anulares vizinhas, uma distância da superfície de extremidade da seção de montagem até o centro de curvatura da ranhura anular mais próxima da seção de montagem e uma distância da superfície de extremidade da seção deslizante ao centro de curvatura da ranhura anular mais próxima da seção deslizante são iguais .

7. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a primeira superfície lateral e a segunda superfície lateral da unidade de gaxeta têm uma pluralidade de ranhuras rebaixadas que se estendem ao longo da direção do raio da unidade de gaxeta, dispostas em intervalos equiangulares em torno do eixo, começando na superfície de extremidade da seção deslizante e terminando em um local da ranhura anular mais próxima da seção de montagem, e a pluralidade de ranhuras rebaixadas na primeira superfície lateral e a pluralidade de ranhuras rebaixadas na segunda superfície lateral estão em locais deslocados entre si por 1/2 passo em uma direção circunferencial do mesmo.

8. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que as ranhuras rebaixadas e as ranhuras anulares têm a mesma profundidade.

9. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de pressão de fluido é um cilindro de pressão de fluido, o primeiro membro é um pistão alojado em uma cavidade de cilindro de modo que o pistão pode deslizar livremente e o segundo membro é um compartimento de cilindro tendo a cavidade de cilindro.

10. Estrutura de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de pressão de fluido é uma válvula de carretel, o primeiro membro é um carretel alojado em uma cavidade de válvula de modo que o carretel pode deslizar livremente, e o segundo membro é um compartimento de válvula tendo a cavidade de válvula.