CN102066818A - 污物密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污物密封装置。鉴于污物密封与流体密封相比无需完全密封，本发明的目的在于通过采用具有减小了密封部的接触面积减少且在密封流体的压力下不会破损的密封部形状的密封环，提供节省空间且摩擦力低的污物密封装置。本发明的污物密封装置具有往复移动用或旋转用的密封环，该密封环装配于相互对置的两个部件中的一个部件，并与另一部件以能够自如滑动的方式紧密接触，其特征在于，使密封环的截面形状为四边形，而且为滑动部的面在高压侧形成得低在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且将密封环配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分。

Description

污物密封装置
技术领域
本发明涉及污物密封装置，该污物密封装置具有往复移动用或旋转用的密封环，该密封环装配于相互对置的两个部件中的一个部件，并且与另一部件能够自如滑动地紧密接触。本发明的污物密封装置例如用作密封电磁阀中的往复移动部的装置。
背景技术
以往，例如在电磁阀的阀与阀芯之间的狭窄处，存在着污物从外部侵入而引起动作不良的情况。为了防止污物侵入，有时会在该部位设置密封机构，然而若使用现有公知的通常的密封件等的话，由于其重点在于密封性，因此存在着摩擦力增大的问题。此外，还存在当密封流体的压力变化时摩擦力变动的问题。
为了降低摩擦，使用如图9所示的实现了唇形滑动部的低滑动化的截面呈X字形的X型密封环(以下称作“现有技术1”。例如，参照专利文献1。)，并减小唇形滑动部的面积即可，然而为了达成一定压力以上的密封，需要在压力差下不会破损的程度的密封壁厚。
另一方面，作为目的为在密封对象流体的压力变化的情况下也会抑制摩擦力的变化从而维持稳定的密封性能的技术，已知有图10所示的发明(以下称作“现有技术2”。例如，参照专利文献2。)。
现有技术2的发明为，除了密封环之外还装配有边环和垫环，即使是在密封对象流体的压力变化的情况下，也利用边环隔断作用于垫环的流体压力，防止垫环变形，从而抑制了密封环的摩擦力的变化，因而存在着部件个数多，所需的空间也更大的缺点。
专利文献1：日本特开2006-266279号公报
专利文献2：日本特开2006-112486号公报
发明内容
鉴于污物密封与流体密封相比无需完全密封，因此本发明的目的在于通过采用具有减小了密封部的接触面积且在密封流体的压力下不会破损的密封部形状的密封环，提供节省空间且摩擦力低的污物密封装置。
此外，本发明的目的在于提供即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动的污物密封装置。
此外，本发明的目的在于提供能够在整个使用温度范围保持密封性的污物密封装置。
在本发明中，污物密封意味着对密封流体中含有的污染物质进行密封，并不是对密封流体完全地进行密封。
用于达成上述目的的本发明的污物密封装置的第一特征在于，该污物密封装置具有往复移动用或旋转用的密封环，该密封环装配于相互对置的两个部件中的一个部件，并与另一部件以能够自如滑动的方式紧密接触，
密封环的截面形状为四边形，而且为滑动部的面在高压侧形成得低在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且将密封环配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分。
根据第一特征，能够提供节省空间且摩擦力低的污物密封装置。
此外，本发明的污物密封装置的第二特征在于，在第一特征中，在密封环和装配该密封环的环状槽之间，介入有弹性材料，用弹性材料来支撑密封环。
根据第二特征，能够提供一种污物密封装置，该污物密封装置，在第一特征的效果的基础上，即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
此外，本发明的污物密封装置的第三特征在于，在第一或第二特征中，装配密封环的环状槽的宽度为密封环的宽度的0.92～0.98倍。
根据第三特征，能够提供一种污物密封装置，该污物密封装置，在第一特征的效果的基础上，即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
此外，本发明的污物密封装置的第四特征在于，在第一至第三特征中的任意一项中，在密封环的位于高压侧的侧面装配O型环。
根据第四特征，能够提供一种污物密封装置，该污物密封装置，在第一特征的效果的基础上，即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
此外，本发明的污物密封装置的第五特征在于，将第一至第四特征中的任意一项的污物密封装置组装于容量控制阀。
根据第五特征，能够在不增大容量控制阀的外径的情况下防止异物夹在阀芯与阀壳体之间的微小间隙中，其结果是，无需增大容量控制阀的电磁元件的推力。
本发明起到如下所述的优秀效果。
(1)在密封装置中，具有往复移动用或旋转用的密封环，该密封环装配于相互对置的两个部件中的一个部件，并且与另一部件以能够自如滑动的方式紧密接触，在该密封装置中，使密封环的截面形状为四边形，而且为滑动部的面在高压侧形成得低在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且将密封环配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分，由此能够提供节省空间且摩擦力低的污物密封装置。
(2)通过使弹性材料介入到密封环和装配该密封环的环状槽之间，用弹性材料来支撑密封环，能够提供一种污物密封装置，其即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
(3)通过使装配密封环的环状槽的宽度为密封环的宽度的0.92～0.98倍，能够提供一种污物密封装置，其即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
(4)通过在密封环的位于高压侧的侧面装配O型环，能够提供一种污物密封装置，其即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动，能够在整个使用温度范围保持密封性。
(5)通过将本发明的污物密封装置组装于容量控制阀，能够在不增大容量控制阀的外径的情况下防止异物夹在阀芯与阀壳体之间的微小间隙中，其结果是，无需增大容量控制阀的电磁元件的推力。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所述的污物密封装置的正面剖视图。
图2是示出本发明的第二实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图。
图3是示出使用本发明的第二实施方式所述的污物密封装置的情况下的摩擦力试验的结果的图表。
图4是示出本发明的第三实施方式所述的、将第二实施方式所述的污物密封装置应用于容量控制阀的情况的正面剖视图。
图5是示出本发明的第四实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图。
图6是示出本发明的第五实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图。
图7是说明在不对密封环侧面进行密封的情况下、以及在如本发明的第五实施方式所述的污物密封装置那样将密封环侧面以O型环密封的情况下的、压力变动与摩擦力的关系的说明图。
图8是示出将本发明的第五实施方式所述的污物密封装置应用于容量控制阀的情况的正面剖视图。
图9是示出现有技术1所述的X型密封环的正面剖视图。
图10是示出现有技术2的正面剖视图。
具体实施方式
对用于实施本发明所述的污物密封装置的方式参照附图详细地进行说明，然而本发明的解释并不限定于此，只要不脱离本发明的范围，基于本领域技术人员的知识，能够加以各种变更、修正、改良。
[第一实施方式]
图1是示出本发明的第一实施方式所述的污物密封装置的正面剖视图。
在相互对置的两个部件、即位于内侧的部件1和位于外侧的部件2中，在位于内侧的部件1设有用于装配密封环3的环状槽5。密封环3形成为环状，其截面形状为四边形，且形成为滑动部的面在高压侧形成得较低而在低压侧形成得较高的具有锥度的形状，并且密封环3配置成高压侧流体作用于这样的具有锥度的部分4。此外，密封环3由聚四氟乙烯(PTFE)等能够在-40℃～150℃的温度范围内使用的材料形成。
在图1所示的例子中，使密封环3的外侧形成滑动面，并且使密封环3的内侧装配于形成在位于内侧的部件1的环状槽5中并与环状槽5的内表面紧密接触。另一方面，也可以与图1相反地，使密封环3的内侧形成滑动面，并且使其外侧装配于形成在位于外侧的部件的环状槽中并与环状槽内表面紧密接触。在任一种情况下，均为密封环3的滑动部的面在高压侧形成得低在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且密封环3配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分4。
这样，通过将本发明的第一实施方式所述的密封环3形成为具有减少了密封部的接触面积且在密封流体的压力下不会破损的滑动部形状的密封环，能够提供节省空间且滑动部摩擦力低的污物密封装置。
本发明的污物密封是在滑动部对密封流体中含有的污染物质进行密封(而不是对密封流体完全地进行密封。)，不过对于密封环3的侧面，当然必须要对密封流体完全地进行密封。
[第二实施方式]
图2是示出本发明的第二实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图，密封环3与图1的第一实施方式相同，对与图1相同的部件标以相同标号。
在密封环3与收纳该密封环3的环状槽5的内表面之间填充弹性材料6。弹性材料6可以采用在-40℃～150℃的温度范围具有弹性的公知的材料。这样，通过隔着弹性材料6支撑密封环3，则即使是在采用例如比较缺乏弹性的PTFE制的密封环的情况下，密封环3也能够随着压力变化而移位，因而能够抑制由密封流体的压力的变化引起的滑动部的摩擦力的变化。
图3示出了第二实施方式的摩擦力试验的结果。试验条件为，密封直径φ＝4.8mm，过盈量为0.03mm。
根据该图可知，在第二实施方式中隔着弹性材料6支撑密封环3的情况下，即使密封流体的压力增大，滑动部的摩擦力也仅限于微量的增加，而不是与密封流体的压力成比例地增加。
[第三实施方式]
图4是示出将第二实施方式所述的、在密封环3与环状槽5内表面之间填充有弹性材料6的污物密封装置，应用于容量控制用阀的情况的正面剖视图。
在本例中，在由电磁元件10在左右方向往复驱动的阀芯11和阀壳体12之间，将密封环3装配于低压侧13和高压侧14之间的狭窄处15，以防止污物污染向低压侧13。
密封环3装配于设在阀芯11的环状槽16内，密封环3为密封环3的滑动部的面在高压侧形成得低而在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且密封环3配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分4。
这样，由于污物密封装置节省空间且摩擦力低，因此能够在不增大容量控制阀的外径的情况下防止异物夹在阀芯11与阀壳体12之间的微小间隙中。其结果是，无需增大容量控制阀的电磁元件的推力。此外，即使密封流体压力变化也能够抑制摩擦力的变动。
[第四实施方式]
图5是示出本发明的第四实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图，密封环3与图1的第一实施方式相同，对与图1相同的部件标以相同标号。
为了使得即使密封流体的压力变化也会抑制滑动部的摩擦力的变化，需要提高密封环3的侧面的密封性。此外，需要在整个使用温度区域，具体来说是在-40℃～150℃的温度范围保持密封性。
为此，优选的是，将收纳支撑密封环3的环状槽5的宽度B设定在密封环3的宽度的0.92～0.98倍的范围。更为优选的是，可以将环状槽5的宽度B设定成密封环3的宽度的0.95倍。
如此设定的话，即使密封环3与收纳并支撑该密封环3的部件之间产生热膨胀的差，也能够保持密封环3侧面的密封性。
另外，在图5中，示出了在密封环3的底面与收纳该密封环3的环状槽5的内表面之间填充有弹性材料6的情况，然而当然也可以应用于没有弹性材料6的情况。
[第五实施方式]
图6是示出本发明的第五实施方式所述的污物密封装置的主要部分的正面剖视图，密封环3与图1的第一实施方式相同，对与图1相同的部件标以相同标号。
为了使得即使密封流体的压力变化也会抑制滑动部的摩擦力的变化，需要提高密封环3的侧面的密封性。此外，需要在整个使用温度区域，具体来说是在-40℃～150℃的温度范围保持密封性。
为此，在密封环3的位于高压侧的侧面与收纳支持该密封环3的环状槽5之间组装O型环7。
通过如此地组装O型环7，即使密封环3与收纳并支撑该密封环3的部件之间产生热膨胀的差，也能够保持密封环3侧面的密封性，并且即使密封流体的压力变化，也能够通过侧面的摩擦阻力抑制滑动部的摩擦力的变化。
另外，在图6中，示出了在密封环3的底面与收纳该密封环3的环状槽5的内表面之间不填充弹性材料6的情况，然而也可以填充弹性材料6。
图7是说明在不对密封环侧面进行密封的情况下、以及在如本发明的第五实施方式所述的污物密封装置那样将密封环3侧面以O型环密封的情况下的、压力变动与摩擦力的关系的说明图。
如图7的(a)图所示地，在不对密封环侧面进行密封的情况下，密封环的内周侧被施加压力，当然会产生使内周侧扩张的力，而密封环3的外周侧也被施加压力，并产生使外周侧缩进的力。然而，由于外周侧的滑动部未被施加压力，因此由于施加压力的表面积的差，在滑动部产生等于滑动部的表面积×施加压力的力。该力依赖于压力。由此，滑动部的摩擦力由于压力的变化而变化。
为了使得即使压力变化也会抑制滑动部的摩擦力的变化，如图7的(b)图所示，将密封环3的位于高压侧的侧面利用O型环进行密封，使得影线部没有压力作用即可。
如图7的(c)图所示，在利用O型环对密封环的高压侧进行了密封的情况下，密封环的内径侧由于产生于密封环的侧面部的力而缩进，外径侧扩张，因此内外径尺寸发生变化，然而由于通过密封环的外周侧的压力产生使外周侧缩进的力，因此阻碍了密封环的径向的移位，其结果是，抑制了伴随密封流体的压力变化的滑动部摩擦力的变化。
[第六实施方式]
图8是示出将本发明的第五实施方式所述的污物密封装置应用于容量控制用阀的情况的正面剖视图。
在本例中，在通过电磁元件10在左右方向往复驱动的阀芯11和阀壳体12之间，将密封环3和O型环7装配于低压侧13和高压侧14之间的狭窄处15，防止污物污染向低压侧13。
密封环3和O型环7装配于设在阀芯11的环状槽16内，密封环3为密封环3的滑动部的面在高压侧形成得低而在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且密封环3配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分4。
这样，由于污物密封装置节省空间且摩擦力低，因此能够在不增大容量控制阀的外径的情况下防止异物夹在阀芯11与阀壳体12之间的微小间隙中。其结果是，无需增大容量控制阀的电磁元件的推力。此外，即使密封流体压力发生变化，也能够抑制滑动部的摩擦力的变化，并且，能够在整个使用温度区域、具体来说是在-40℃～150℃的温度范围保持密封性。
本发明的污物密封是在滑动部对密封流体中含有的污染物质进行密封(而不是对密封流体完全地进行密封。)，不过对于密封环3的侧面和收纳支撑该密封环3的部件之间，当然必须要对密封流体完全地进行密封。
标号说明
1：位于内侧的部件；2：位于外侧的部件；3：密封环；4：具有锥度的部分；5：环状槽；6：弹性材料；7：O型环；10：电磁元件；11：阀芯；12：阀壳体；13：低压侧；14：高压侧；15：狭窄处；16：环状槽；B：环状槽的宽度。

Claims (5)

1.一种污物密封装置，该污物密封装置具有往复移动用或旋转用的密封环，该密封环装配于相互对置的两个部件中的一个部件，并与另一部件以能够自如滑动的方式紧密接触，所述污物密封装置的特征在于，
密封环的截面形状为四边形，而且为滑动部的面在高压侧形成得低在低压侧形成得高的具有锥度的形状，并且将密封环配置成使高压侧流体作用于该具有锥度的部分。
2.根据权利要求1所述的污物密封装置，其特征在于，
在密封环和装配该密封环的环状槽之间，介入有弹性材料，用弹性材料来支撑密封环。
3.根据权利要求1或2所述的污物密封装置，其特征在于，
装配密封环的环状槽的宽度为密封环的宽度的0.92～0.98倍。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的污物密封装置，其特征在于，
在密封环的位于高压侧的侧面装配O型环。
5.一种污物密封装置，其特征在于，
将权利要求1至4中的任意一项所述的污物密封装置组装于容量控制阀。
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