CN109899525A - 杆密封件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在发生了磨损的情况下或由于温度变化发生了伸缩的情况下也确保与轴的接触状态并维持密封状态的杆密封件；将圆周方向截面形状设为大致U字形的内侧环状部件收容在同样形成有U字形截面的外侧环状部件中组合成为杆密封件；当将杆密封件收容在填料箱中杆并安装在轴上时，内侧环状部件的内环侧凸缘部的内周侧的一部分与轴接触而形成密封状态；另外，内环侧凸缘部的外周侧的一部分与填料箱的顶壁的内侧面接触而形成密封状态；另外，当在内环侧凸缘部和外环侧凸缘部上形成内环侧切口部和外环侧切口部时，这些切口部吸收基于温度变化的伸缩，因此抑制了杆密封件自身的扩径和缩经情况。

Description

杆密封件

技术领域

本发明涉及的是轴和壳体等之间的轴封用的杆密封件(Rod Packing)，特别是涉及截面形状为U字形的U型密封件。

背景技术

杆密封件是配置于进行旋转运动或往复直线运动的轴和用于支撑该轴的壳体等之间的轴封装置的一种。在活塞于汽缸内进行往复直线运动的活塞-汽缸机构中，杆密封件连接并固定于壳体上，并且杆密封件与活塞杆接触而对轴与壳体之间进行密封，允许活塞杆的直线运动。

在活塞-汽缸机构中，通过活塞的后退移动将液体和空气等流体吸入汽缸内，通过活塞的前进移动而喷出汽缸内的流体。由于被喷出的流体处于被压缩的状态，因此到达高压而被喷出。为了对抗该高压，要求杆密封件可靠地进行轴封。另外，作为使用该活塞-汽缸机构喷出高压流体的装置，存在有活塞泵，并被用于各种各样的用途中。

另外，活塞泵的轴封中使用的杆密封件存在各种各样的形式，其中之一是如专利文献1和专利文献2等中记载的U型密封件。

在图13和图14中示出了这种U型密封件1。该U型密封件1由密封件主体1a和扩展弹簧1b构成，其中，密封件主体1a安装于活塞杆等的轴3上并由树脂形成为环状且圆周方向截面形状呈大致U字形，扩展弹簧1b由被收容在该U字形截面内侧的截面呈大致U字形的板簧等形成。在U型密封件1的密封件主体1a的外周面和内周面上，形成有U字形截面的前端部附近分别朝向外侧突起的外侧突起部2a和朝向内侧突起的内侧突起部2b。

图14示出了U型密封件1安装在轴3上的状态、即使用状态。U型密封件1被收容在填料箱4中并安装在轴3上。该填料箱4形成为截面呈U字形，且使该U字形的脚部的前端面与轴3的外周面相对而配置，在U字形的脚部的前端面和轴3之间形成有间隙G。

U型密封件1配置成使U字形截面的敞开侧朝向高压侧H，即朝向汽缸的内部侧。因此，高压侧H的压力在使U型密封件1的U字形截面的脚部扩开的方向上起作用。另外，在该压力作用下，U型密封件1被按压在填料箱4的低压侧L的内壁面上，U字形截面的中央部壁的外侧面与填料箱4的低压侧L的壁面紧贴。另外，高压侧H的压力使扩展弹簧1b的U字形截面的前端部扩开，由此U型密封件1的脚部被扩展开。该状态示于图14，U型密封件1的外侧突起部2a与填料箱4在点x处相接触，内侧突起部2b与轴3在点y处相接触。通过上述点x和点y上的接触，高压侧H与低压侧L之间被密封，从而流体从高压侧H向低压侧L的泄漏被密封。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2015-194217号公报

专利文献2：日本特开2004-28224号公报

上述点x和点y上的各接触压力通过以下三种力而产生。

(1)通过密封件主体1a的树脂材料的弹性产生的力。

(2)受到高压侧H的压力，扩展弹簧1b的脚部扩开而使U形密封件1扩开，由此产生的力。

(3)由于高压侧H的压力作用于U型密封件1的U字形截面的内侧，U型密封件1被推压扩开而产生的力。

在由于这些原因而产生的接触压力的作用下，U型密封件1的外侧突起部2a被填料箱4按压，内侧突起部2b被轴3按压。

而且，当轴3相对于U型密封件1进行旋转运动或往复直线运动时，轴3虽然擦蹭U型密封件1的内侧突起部2b的以点y接触的部分，但允许该轴3的运动。另外，U型密封件1从该以点y接触的部分发生磨损。

通常，轴3的材料使用金属，相对于此，U型密封件1的材料使用树脂。相比较而言，树脂的热膨胀系数远大于金属的热膨胀系数。

因此，当U型密封件1的温度上升时，由于U型密封件1沿扩径(直径扩大)方向伸展，因此U型密封件1的内径变大，从而内侧突起部2b欲与轴3分离。此时，在扩展弹簧1b的复原力和来自高压侧H作用的压力、密封件的弹力的作用下，欲将内侧突起部2b按压到轴3上，但当U型密封件1的热膨胀超过允许值时，内侧突起部2b会远离轴3，U型密封件1的密封功能丧失，从而无法对高压流体进行密封而导致泄漏。

另一方面，当U型密封件1的温度下降时，U型密封件1沿缩径(直径缩小)方向收缩，因此在外周侧上U型密封件1的内径变小，从而外侧突起部2a欲从填料箱4分离。相对于此，在内周侧，由于插入有轴3，因此不能自由收缩，而在圆周方向上产生拉伸应力。该拉伸应力会作为U型密封件1紧固轴3的力发生作用，从而有可能阻碍轴3的顺畅运动，或产生大量的摩擦热。。

该情况下的仅密封件产生的紧固力可通过以下的(式1)来计算。另外，假设轴的热膨胀和变形可忽略。

F＝A·E·α·ΔT(式1)

其中，

F：密封件的紧固力(圆周方向的张力)

A：密封件的轴接触部的截面积

E：密封件材料的拉伸弹性模量

α：热膨胀系数

ΔT：从密封件与轴接触的状态开始的温度下降(另外，与轴接触时的紧固力认为为0(零))

例如，在氟树脂密封件的情况下，-70(℃)时的弹性模量为2000(MPa)，热膨胀系数为0.00015(1/℃)左右。

假定密封件的截面积为10(mm²)。温度变为-150(℃)时的紧固力F通过(式1)求出为：

F＝10(mm²)×2000(MPa)×0.00015(1/℃)×(0(℃)-(-150(℃))

＝450(N)

该紧固力F是基于密封件的弹性产生的力，与通过扩展弹簧产生的复原力及从高压侧受到的压力而欲扩径的力相比，该力为大得多的力。

在密封如液体氮这样的极低温度的流体时，发生温度下降近200℃的情况。另外，存在树脂的弹性模量随着温度降低而增大的情况。例如，将树脂从20(℃)冷却到-180(℃)时，有时弹性模量变为5倍以上。因此，紧固轴的力有可能比通过上述(式1)计算出的值更大。结果是产生下述问题：轴的驱动力需要大的动力、或促进了密封件的磨损。

为了减小由密封件产生的紧固力，需要选定弹性模量E和热膨胀系数α为较小值的材料，但是由于与磨损量的大小等之间的关系，选定最适当的材料并不容易。

U型密封件1在点y处与轴3相接触，由于轴3的运动导致具有该点的内侧突起部2b发生磨损。因此，包含点y在内的截面积需要设定得较大而相对于磨损具有余量，以便即使发生磨损也不会有损密封功能。然而，当接触部的截面积变大时，(式1)中的密封件的轴接触部的截面积A变大，从而产生较大的紧固力F。另一方面，当接触部的截面积变小时，则不存在相对于磨损的余量，从而密封件的寿命变短。即，密封件的厚度变小从而对磨损的耐久性降低，即所谓的变得容易破损。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种能够相对于热膨胀保持适当的密封功能并且对磨损也具备耐久性的杆密封件。

作为用于实现上述目的的技术手段，本发明涉及的杆密封件是作为轴与壳体之间的轴封装置的杆密封件，且其圆周方向截面形状为U字形，该杆密封件的特征在于：具有环状的内侧环状部件和环状的外侧环状部件，其中，所述内侧环状部件将圆周方向截面形状形成为大致U字形，所述外侧环状部件将圆周方向截面形状形成为大致U字形，并且能够将所述内侧环状部件沿轴向收容于该U字形截面的内侧；在所述内侧环状部件的U字形截面的敞开侧的两端部，形成有朝向该U字形截面的外侧突出的内环侧凸缘部；在所述外侧环状部件的U字形截面的敞开侧的两端部，形成有朝向该U字形截面的外侧突出的外环侧凸缘部；在使内侧环状部件收容于外侧环状部件的状态下，外环侧凸缘部的表面与内环侧凸缘部的背面紧贴，并且在内环侧凸缘部的背面侧的内周侧前端部和外环侧凸缘部的表面侧的内周侧前端部形成内侧密切圆，所述内侧密切圆与应密封的轴的外周面接触。

即，杆密封件由U形密封件构成，并且是由圆周方向截面形状形成为U字形的内侧环状部件和同样地圆周方向截面形状形成为U字形的外侧环状部件这两部分构成，内侧环状部件与外侧环状部件紧贴而被收容。在将内侧环状部件收容于外侧环状部件的状态下，所述内环侧凸缘部与外环侧凸缘部之间的紧贴部的内周侧前端部大致对齐而形成内侧密切圆，该内侧密切圆与轴接触从而实现密封。

另外，在上述发明所涉及的杆密封件中优选：由所述内环侧凸缘部的背面侧的外周侧前端部和所述外环侧凸缘部的表面侧的外周侧前端部形成的外侧密切圆与收容所述杆密封件的填料箱的内侧面且是该外侧密切圆相对的部分相接触。

在将内侧环状部件收容在外侧环状部件中的状态下，所述内环侧凸缘部与外环侧凸缘部之间的紧贴部的外周侧前端部大致对齐从而形成外侧密切圆。而且，在杆密封件被收容于填料箱的状态下，以该外侧密切圆与填料箱的内侧面相接触的方式，确保填料箱的内侧面与杆密封件之间的密封。

另外，在上述发明所涉及的杆密封件中，优选将圆周方向截面形状形成为大致U字形的环状的扩展弹簧收容在所述内侧环状部件的内侧。

在U字形截面的内部，将对该U字形截面的敞开侧的端部施加朝向外侧扩开的方向的力的扩展弹簧收容在内侧环状部件的内侧。

另外，在上述发明所涉及的杆密封件中，所述内侧环状部件和所述外侧环状部件的材料也可以不同。

即，用于内侧环状部件和外侧环状部件的材料例如使用热膨胀系数α不同的材料，使内侧环状部件和外侧环状部件伸缩时相互影响从而得到变形率小的杆密封件。

(发明效果)

根据本发明涉及的杆密封件，例如，通过对内侧环状部件和外侧环状部件使用热膨胀系数α不同的材料，能够抑制杆密封件的收缩，从而缓和对轴的紧固力。

另外，在这些环状部件中使用树脂材料，考虑到该杆密封件的使用情况等来选择材料。

另外，通过形成所述内环侧切口部或外环侧切口部的任意一者或两者，在杆密封件试图缩经时切口部的宽度变大，从而缓和圆周方向上产生的拉伸应力，抑制向圆周方向的收缩。因此，能够尽可能地减小对轴的紧固力，维持轴的顺畅运动。

另外，在杆密封件试图扩径时，切口部的宽度变小，从而防止与轴分离。

另外，通过使扩展弹簧收容于内侧环状部件中，能够可靠地抵抗杆密封件由于热膨胀产生的变形，并且维持杆密封件的一部分相对于轴及填料箱的接触压力，从而尽可能地防止密封功能的降低。

附图说明

图1是表示使本发明第一实施方式涉及的由U型密封件构成的杆密封件安装在轴上的状态的剖视图。

图2是图1所示的内侧环状部件的说明图，其中，(A)是以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图，(B)是(A)的局部放大剖视图。

图3是图1所示的外侧环状部件的说明图，其中，(A)是以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图，(B)是(A)的局部放大剖视图。

图4是表示将图2所示的内侧环状部件收容在图3所示的外侧环状部件中的状态的图，其中，(A)是表示以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图，(B)是(A)的局部放大剖视图。

图5表示本发明第一实施方式的变形例涉及的杆密封件的形成有内环侧切口部的内侧环状部件，其中，(A)是主视图，(B)是以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图。

图6表示本发明第一实施方式的变形例涉及的杆密封件的形成有外环侧切口部的外侧环状部件，其中，(A)是主视图，(B)是以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图。

图7是表示图5所示的内侧环状部件被图6所示的外侧环状部件收容的状态的杆密封件的主视图。

图8是针对图7所示的杆密封件的示意图，其中，(A)是沿着图7中的1-1线表示的剖视图，(B)是沿着图7中的2-2线表示的剖视图。

图9是表示将图7所示的杆密封件安装在轴上的状态的图，表示在与图8中(A)相同的位置上切断杆密封件。

图10是将图7所示的杆密封件安装在轴上的状态的图，表示在与图8中(B)相同的位置上切断杆密封件。

图11是表示使本发明第二实施方式涉及的杆密封件安装在轴上的状态的图，是与图9相当的剖视图。

图12是表示使本发明第二实施方式涉及的杆密封件安装在轴上的状态的图，是与图10相当的剖视图。

图13是说明传统的由U型密封件构成的杆密封件的图，是以与圆周方向垂直的面剖切的圆周方向剖视图。

图14是表示将图13所示的杆密封件安装在軸上的状态的剖视图。

(符号说明)

3…轴 4…填料箱

10…杆密封件 11…内侧环状部件

11a…内环侧凸缘部 11b…外周面

11c…背面 11d…表面

11e…内周面 11f…内侧面

11g…外侧面 11h…中央壁

11i…敞开侧 12…外侧环状部件

12a…外环侧凸缘部 12b…外周面

12c…背面 12d…表面

12e…内周面 12f…内侧面

12g…外侧面 12h…中央壁

12i…敞开侧 20…杆密封件

21…内侧环状部件 21a…内环侧凸缘部

21b…外周面 21d…表面

21e…内周面 21h…中央壁

21i…敞开侧 21k…内环侧切口部

22…外侧环状部件 22a…外环侧凸缘部

22b…外周面 22d…表面

22e…内周面 22h…中央壁

22i…敞开侧 22k…外环侧切口部

30…杆密封件 33…扩展弹簧

G…间隙 H…高压侧

L…低压侧 T1…顶点

T2…顶点

具体实施方式

以下，根据图示的优选实施方式，具体说明本发明涉及的杆密封件。

图1～图4示出了第一实施方式涉及的杆密封件10。

图1表示将杆密封件10安装在轴3上的状态，该杆密封件10被收容在填料箱4中并安装在轴3上。该杆密封件10是圆周方向截面呈大致U字形的U型密封件，由内侧环状部件11和外侧环状部件12组合而构成。

图2表示内侧环状部件11，且表示以与环状的圆周方向垂直的面剖切得到的圆周方向截面。如图2所示，圆周方向截面形成为大致U字形，在该U字形截面的敞开侧11i的两端部设有朝向该U字形截面的外侧突出的内环侧凸缘部11a。该内环侧凸缘部11a的外周面11b形成为下述倾斜面：即，该内环侧凸缘部11a的背面11c侧相比表面11d侧位于更外侧的倾斜面。另外，该内环侧凸缘部11a的内周面11e形成为下述倾斜面：即，背面11c侧相比表面11d侧位于更内侧的倾斜面。即，外周面11b和内周面11e均是由圆锥形的外周面的一部分形成，且形成外周面11b和内周面11e的圆锥形的顶点指向相反的方向。另外，内侧环状部件11的内侧面11f和外侧面11g由大致圆筒形的外周面形成。

图2中(B)示出了该内侧环状部件11的外形尺寸。主要部分的尺寸以内周面11e的位于内侧环状部件11内侧的部分的内径D1、内侧面11f的内径D2、外侧面11g的外径D3、位于以倾斜面形成的外周面11b外侧的部分的外径D4表示，另外，以L1表示从背面11c至U字形截面的中央壁11h的外侧面为止的距离。

图3中示出了外侧环状部件12的圆周方向截面。如图3所示，圆周方向截面形成为大致U字形，在该U字形截面的敞开侧12i的两端部设有朝向该U字形截面的外侧突出的外环侧凸缘部12a。该外环侧凸缘部12a的外周面12b形成为下述倾斜面：即，该外环侧凸缘部12a的表面12d侧相比背面12c侧位于更外侧的倾斜面。另外，该外环侧凸缘部12a的内周面12e形成为下述倾斜面：即，表面12d侧相比背面12c侧位于更内侧的倾斜面。即，外周面12b和内周面12e均是由圆锥形的外周面的一部分形成，且形成外周面12b和内周面12e的圆锥形的顶点指向相反的方向。另外，外侧环状部件12的内侧面12f和外侧面12g由大致圆筒形的外周面形成。

因此，内环侧凸缘部11a的外周面11b的倾斜面的倾斜方向与外环侧凸缘部12a的外周面12b的倾斜面的倾斜方向呈相反，同样地，内周面11e的倾斜方向与内周面12e的倾斜方向呈相反。

图3中(B)示出了该外侧环状部件12的外形尺寸。主要部分的尺寸以内周面12e的位于外侧环状部件12内侧的部分的内径D1、位于U字形截面内侧的外周面的外径D2、位于U字形截面内侧的内周面的内径D3、位于以倾斜面形成的外周面12b外侧的部分的外径D4表示，以L1表示从表面12d至U字形截面的中央壁12h的内侧面为止的距离。

另外，关于图2中(B)所示的各部分的尺寸和图3中(B)所示的各部分的尺寸，以同一符号表示的部分是相同的尺寸。

而且，如图1和图4所示，内侧环状部件11被收容于外侧环状部件12。即，使内侧环状部件11和外侧环状部件12的U字形截面的方向呈相同的方向而将内侧环状部件11收容在外侧环状部件12的U字形截面的内侧。此时，如上所述，由于外侧环状部件12与内侧环状部件11相连接的部分设为相同的尺寸，因此如图1和图4所示，上述内侧环状部件11与外侧环状部件12以各部分紧贴而成为一体。另外，内环侧凸缘部11a的背面11c与外环侧凸缘部12a的表面12d紧贴。背面11c与表面12d的内周侧前端部彼此的内径D1相同，外周侧前端部彼此的外径D4相同，因此，在背面11c与表面12d的内周侧前端部形成顶点T1，在外周侧前端部形成顶点T2。连接该顶点T1而形成内侧密切圆，连接顶点T2而形成外侧密切圆。

如图4所示，内侧环状部件11和外侧环状部件12组合而得到的杆密封件10如图1所示被收容在填料箱4中并安装在轴3上。此时，使杆密封件10的U字形截面的敞开侧11i(12i)位于靠近高压侧H。另外，填料箱4形成U字形截面，且使该U字形的脚部的前端面与轴3的外周面相对而配置，在U字形的脚部的前端面和轴3之间形成有间隙G。

在该第一实施方式所涉及的杆密封件10中，受到来自高压侧H的压力，杆密封件10被推压至填料箱4的低压侧L的内壁面而成为紧贴的状态。并且，由顶点T1形成的内侧密切圆与轴3的外周面接触的同时，由顶点T2形成的外侧密切圆与填料箱4的顶壁的内侧面接触。通过上述内侧密切圆的接触，在轴3的外周面上高压侧H和低压侧L被阻断从而被密封。另外，通过上述外侧密切圆的接触，在填料箱4的顶壁面上高压侧H和低压侧L被阻断从而被密封。

另外，在杆密封件10由于热膨胀而试图伸展或收缩时，通过使内侧环状部件11和外侧环状部件12使用热膨胀系数α不同的材料，由此，内侧环状部件11和外侧环状部件12的各自的伸展量和收缩量不同，从而能够相互影响而抑制伸展和收缩。而且，能够维持杆密封件10与轴3之间的密封状态以及杆密封件10与填密箱4之间的密封状态。特别是，试图收缩时的缩径情况被抑制，紧固轴3的力得到缓和，从而不会阻碍轴3的顺畅运动。

图5～图10中示出了第一实施例的变形例所涉及的杆密封件20。另外，该变形例涉及的杆密封件20是对第一实施方式涉及的杆密封件10进行了改良，对于与杆密封件10共通的相同部分，附加了相同的符号。

该杆密封件20与杆密封件10同样地，由如图5所示圆周方向截面形成为大致U字形的U字形截面的内侧环状部件21、以及如图6所示圆周方向截面形成为大致U字形的U字形截面的外侧环状部件22组合而构成。

内侧环状部件21形成为在杆密封件10的内侧环状部件11中形成有内环侧切口部21k这一结构。如图5中(B)所示，该内环侧切口部21k如下形成：以从与内环侧凸缘部11a同样形成的内环侧凸缘部21a的表面21d沿内侧环状部件21的轴向到达U字形截面的中央壁21h的内侧面跟前位置为止的深度，且以圆周方向上适当的宽度，在从内环侧凸缘部21a的外周面21b至内周面21e的状态下将长度方向作为径向进行切深而形成。另外，如图5中(A)所示，内环侧切口部21k在内侧环状部件21的圆周方向上呈等间隔地形成。在本实施方式中，示出了在十二处形成有内环侧切口部21k的情况，以圆心角成为30度的间隔形成。

外侧环状部件22形成为在杆密封件10的外侧环状部件12上形成有外环侧切口部22k这一结构。如图6中(B)所示，该外环侧切口部22k如下形成：以从与外环侧凸缘部12a同样形成的外环侧凸缘部22a的表面22d沿外侧环状部件22的轴向到达U字形截面的中央壁22h的内侧面的跟前位置为止的深度，且以圆周方向上适当的宽度，在从外环侧凸缘部22a的外周面22b至内周面22e的状态下将长度方向作为径向进行切深而形成。另外，如图6中(A)所示，外环侧切口部22k在外侧环状部件22的圆周方向上呈等间隔地形成，在本实施方式中，示出了与内环侧切口部21k同样地在十二处形成有外环侧切口部22k的情况，以圆心角为30度的间隔形成。

另外，关于上述内侧环状部件21和外侧环状部件22的主要部分的尺寸之间的关系，与图2中(B)和图3中(B)所示的内侧环状部件11和外侧环状部件12之间的关系相同。另外，对于内环侧切口部21k和外环侧切口部22k的各自的深度和宽度的各尺寸，设为适于实现后述的作用。

杆密封件20与杆密封件10的情况相同，如图7和图8所示，在外侧环状部件22的U字形截面的内侧收容内侧环状部件21而构成。图8中(A)和(B)分别是沿图7中的1-1线和2-2线剖切而表示的剖视图。即，在将上述内侧环状部件21和外侧环状部件22组合时，使内环侧切口部21k与外环侧切口部22k位于错开1/2间隔的位置，从而上述内环侧切口部21k与外环侧切口部22k不对齐。另外，在本实施方式中，由于内环侧切口部21k和外环侧切口部22k均以圆心角为30度的间隔设置，因此以使内环侧切口部21k与相邻接的外环侧切口部22k之间的圆心角为15度的方式进行定位。

如图9和图10所示，该杆密封件20被收容在填料箱4中并安装在轴3上。另外，图9以图8中(A)所示的截面表示杆密封件20，图10以图8中(B)所示的截面表示杆密封件20。如图9和图10所示，杆密封件20使U字形截面的敞开侧21i(22i)朝向高压侧H而配置。另外，与杆密封件10的情况相同，连接顶点T1而成的内侧密切圆与轴3接触，连接顶点T2而成的外侧密切圆与填料箱4的顶壁的内侧面接触。

在该变形例所涉及的杆密封件20中，与杆密封件10的情况相同，受到来自高压侧H的压力，杆密封件20被推压至填料箱4的低压侧L的内壁面而成为紧贴的状态。而且，连接顶点T1而成的内侧密切圆与轴3的外周面接触的同时，连接顶点T2而成的外侧密切圆与填料箱4的顶壁的内侧面接触。由此，通过连接顶点T1而成的内侧密切圆的接触，在轴3的外周面上高压侧H和低压侧L被阻断从而被密封。另外，如图9所示，在形成有内环侧切口部21k的部分中，连接外环侧凸缘部22a的顶点T1而成的内侧密切圆与轴3接触，连接顶点T2而成的外侧密切圆与填料箱4的顶壁的内侧面接触，由此被密封。另外，如图10所示，在形成有外环侧切口部22k的部分中，连接内环侧凸缘部21a的顶点T1而成的内侧密切圆与轴3接触，连接顶点T2而成的外侧密切圆与填料箱4的顶壁的内侧面接触，由此被密封。

另外，在杆密封件20由于热膨胀而试图伸缩的情况下，通过内环侧切口部21k和外环侧切口部22k，使得伸缩被缓和。

当由于温度的上升而试图伸展时，杆密封件20将会发生扩径。此时，通过缩小内环侧切口部21k和外环侧切口部22k各自的宽度，防止了杆密封件20的连接顶点T1而成的内侧密切圆与轴3分离，从而维持密封状态。

另外，当由于温度下降而试图收缩时，杆密封件20将会发生缩经。此时，通过扩大内环侧切口部21k和外环侧切口部22k各自的幅度，抑制了杆密封件20的圆周方向上产生的拉伸应力。因此，由于抑制了杆密封件20的缩经，因此能够缓和紧固轴3的力的产生，维持与轴3之间的密封状态，而使轴3持续地进行顺畅的运动。

图11和图12示出了本发明第二实施方式涉及的杆密封件30。该杆密封件30是在第一实施方式的变形例涉及的杆密封件20中组合了扩展弹簧33。另外，对于与杆密封件20共通的部分，赋予与该部分相同的符号。

扩展弹簧33形成为圆周方向截面呈大致U字形的环状，并且与内侧环状部件21的U字形截面朝向相同的方向而收容在内侧环状部件21的内侧。该扩展弹簧33的复原力在使U字形截面的敞开侧的端部扩开的方向上起作用。因此，内侧环状部件21的U字形截面的敞开侧的端部被施加朝向扩开的力，连接顶点T1而成的内侧密切圆被轴3按压而确保与轴3之间的可靠的密封状态，连接顶点T2而成的外侧密切圆被按压在填料箱4的顶壁的内侧而确保与填料箱4之间的可靠的密封状态。

另外，即使杆密封件30由于热膨胀而试图变形，由于扩展弹簧33的复原力在维持杆密封件30为原形状的方向上起作用，因此杆密封件30发生变形的情况被抑制。

另外，扩展弹簧33在该实施方式中以形成为U字形截面的板簧进行了说明，但是，只要是复原力在使内侧环状部件21的敞开侧的端部扩开的方向上起作用，则也可以是压缩螺旋弹簧或扭簧及其他弹簧等。

另外，即使在轴3进行旋转运动或往复直线运动发生擦蹭而导致杆密封件30磨损的情况下，内环侧切口部21k和外环侧切口部22k也会扩大宽度而维持径向的尺寸，因此，能够维持连接顶点T 1而成的内侧密切圆和轴3的接触从而确保密封状态，且能够维持连接顶点T2而成的外侧密切圆和填料箱4的顶壁的内侧面的接触从而确保密封状态。

在以上说明的实施方式中，对内侧环状部件21和外侧环状部件22分别形成有内环侧切口部21k和外环侧切口部22k的结构进行了说明，但也能够构成为使内环侧切口部21k和外环侧切口部22k的任意一者形成于内侧环状部件21或外侧环状部件22中。在设置为上述内环侧切口部21k和外环侧切口部22k中的任意一者的情况下，考虑温度变化的范围和材料的热膨胀系数α等。

另外，作为第二实施方式，对在第一实施方式的变形例涉及的杆密封件20中组合了扩展弹簧33的结构进行了说明，但能够在构成为将内环侧切口部21k和外环侧切口部22k中的任一者形成于内侧环状部件21或外侧环状部件22上的杆密封件中组合扩展弹簧33。进而，也能够在第一实施方式涉及的杆密封件10中组合扩展弹簧33。

另外，在以上说明的任一实施方式中，也能够在内侧环状部件11、21和外侧环状部件12、22中分别使用热膨胀系数α不同的材料。

根据本发明涉及的杆密封件，由于能够使可保持密封功能的温度变化的范围变大，因此，在如对极低温的液体进行密封的情况下，即使温度下降变大时也能够维持可靠的密封性，而且，对轴的紧固力大致保持固定而不会产生极端的磨损，因此能够作为通用性高的杆密封件，促进了向活塞泵等的高压装置中的利用。

Claims (5)

1.一种杆密封件，其作为轴与壳体之间的轴封装置，并且圆周方向截面形状为U字形，所述杆密封件的特征在于，

具有环状的内侧环状部件和环状的外侧环状部件，其中，

所述内侧环状部件将圆周方向截面形状形成为大致U字形，

所述外侧环状部件将圆周方向截面形状形成为大致U字形，并且能够将所述内侧环状部件沿轴向收容于该U字形截面的内侧；

在所述内侧环状部件的U字形截面的敞开侧的两端部，形成有朝向该U字形截面的外侧突出的内环侧凸缘部；

在所述外侧环状部件的U字形截面的敞开侧的两端部，形成有朝向该U字形截面的外侧突出的外环侧凸缘部；

在使内侧环状部件收容于外侧环状部件的状态下，外环侧凸缘部的表面与内环侧凸缘部的背面紧贴，并且在内环侧凸缘部的背面侧的内周侧前端部和外环侧凸缘部的表面侧的内周侧前端部形成内侧密切圆；

所述内侧密切圆与应密封的轴的外周面接触。

2.根据权利要求1所述的杆密封件，其特征在于，

由所述内环侧凸缘部的背面侧的外周侧前端部和所述外环侧凸缘部的表面侧的外周侧前端部形成的外侧密切圆与收容所述杆密封件的填料箱的内侧面且是该外侧密切圆相对的部分相接触。

3.根据权利要求1或2所述的杆密封件，其特征在于，

将圆周方向截面形状形成为大致U字形的环状的扩展弹簧收容在所述内侧环状部件的内侧。

4.根据权利要求1或2所述的杆密封件，其特征在于，

所述内侧环状部件和所述外侧环状部件的材料不同。

5.根据权利要求3所述的杆密封件，其特征在于，

所述内侧环状部件和所述外侧环状部件的材料不同。