CN110691930A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

密封装置设有：密封环，安装于具有槽深度减小了的阶梯的安装槽中；第一支承环，在安装槽内配置于阶梯处；和第二支承环，在安装槽内非阶梯的部分配置于两个环之间，第一支承环包括：与阶梯的底面相对的底面侧周面；与阶梯的反密封流体侧侧面相对的端面；与另一方部件相对的另一方部件侧周面；与第二支承环相对的斜面部，将底面侧周面的轴向长度设定为阶梯的底面的轴向长度以下，第二支承环包括：与安装槽的底面相对的周面；与安装槽的反密封流体侧侧面相对的端面；与第一支承环的斜面部相对的斜面部；与密封环相面对的密封流体侧端面。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及与密封技术相关的密封装置。本发明的密封装置特别适合用作对高压的密封流体进行密封的高压用密封件。
背景技术
以往，作为高压用密封件，已知有图3所示的密封装置101。该密封装置101配置于彼此相对的两个部件151、152间并进行密封，以使得高压侧H的密封流体不向低压侧L泄漏。密封装置101是密封环111、比较硬质的第一支承环121和比较软质的第二支承环131组合而成，所述密封环111安装于设在两个部件151、152中的一方部件(例如轴)151的环状的安装槽153且与另一方部件(例如壳体)152紧密接触，所述第一支承环121配置于密封环111的反密封流体侧(低压侧)L，所述第二支承环131配置于密封环111及第一支承环121间。
安装槽153形成为容易加工的截面为矩形状的槽。第一支承环121具有：与安装槽153的反密封流体侧侧面153b相对的、与轴成直角的平面状的端面121a；与另一方部件152相对的圆筒面状的周面121b；以及相对于端面121a及周面121b交叉的斜面部121c，且该第一支承环121形成为截面呈三角形的形状。第二支承环131具有：与密封环111相对的、与轴成直角的平面状的端面131a；与安装槽153的底面153a相对的圆筒面状的周面131b；以及与第一支承环121的斜面部121c对应地设置的斜面部131c，且该第二支承环131与第一支承环121同样地形成为截面呈三角形的形状。
关于上述结构的密封装置101，由于在密封环111的反密封流体侧(低压侧)L配置有第一支承环121，所以能够防止由橡胶状弹性体构成的密封环111在承受高压P时突出到两个部件151、152间的间隙154中而破损的情况。关于密封装置101，由于还在密封环111及第一支承环121之间配置有第二支承环131，所以能够防止密封环111突出到第一支承环121及另一方部件152间的间隙中而破损的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-68467号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述密封装置101中，第一支承环121及第二支承环131的截面形状均为简单的三角形状，因此被指出以下不良情况。
在将密封装置101组装于上述两个部件151、152之间时，如图4(A)所示，首先，将密封装置101安装于一方部件151的安装槽153中，接下来将密封装置101与一方部件151一起向另一方部件152的内周侧(轴孔152a)插入(箭头×)。此时，由于插入前的密封环111的外径尺寸d1比轴孔152a的内径尺寸d2大，因此产生以下的现象。
如图4(B)所示，在进行上述插入时，密封环111的外周部与轴孔152a的开口周缘部152b干涉。此时密封环111的插入暂时停止，另一方面，一方部件151和被其按压的第一支承环121及第二支承环131的插入动作还在继续(箭头×)，因此安装槽153的侧面153b与密封环111间的间隔t逐渐缩短。
关于第二支承环131，其周面131b及斜面部131c间的角131d形成为锐角，且该锐角的角部131d在被推压至安装槽153的侧面153b时容易沿轴向被压缩。因此，若安装槽153的侧面153b及密封环111间的间隙t缩小，则第二支承环131被压缩而变形，作为整体向靠近安装槽153的侧面153b的方向移动，从而推压第一支承环121。若第二支承环131推压第一支承环121，则由于两个支承环121、131是在斜面部121c、131c彼此接触，所以第一支承环121受到箭头y方向的分力而以扩大其外径尺寸的方式变形。
若第一支承环121在扩径变形的状态下被进一步地继续插入，则其外周部与轴孔152a的开口周缘部152b干涉，由此存在第一支承环121损伤的情况。
本发明的课题在于，将由密封环、第一支承环和第二支承环组合而成的密封装置安装于两个部件的任一方，在将任一方安装了上述密封部件的两个部件中的一方部件插入于另一方部件时抑制第一支承环扩径而损伤。
用于解决技术问题的手段
本发明的密封装置包括：密封环，安装于设在彼此相对的两个部件中的一方部件的安装槽中，且与另一方部件紧密接触；第一支承环，配置于设在所述安装槽内的反密封体侧的槽深度减小了的阶梯处；第二支承环，在所述安装槽内的非所述阶梯的部分，配置于所述密封环及所述第一支承环之间，且比所述第一支承环软质，其中，所述第一支承环包括：底面侧周面，与所述阶梯的底面相对，且轴向长度被设定为是所述阶梯的底面的轴向长度以下的长度；端面，与所述阶梯的反密封流体侧侧面相对；另一方部件侧周面，与所述另一方部件相对；和斜面部，以使得所述底面侧周面的轴向长度比所述另一方部件侧周面的轴向长度短的方式倾斜，所述第二支承环包括：周面，与所述安装槽的底面相对；反密封流体侧端面，与所述安装槽的反密封流体侧侧面相对；斜面部，与所述第一支承环的斜面部相对；和密封流体侧端面，与所述密封环的反密封流体侧侧面相对。
发明效果
在本发明中，将由密封环、第一支承环和第二支承环组合而成的密封装置安装于两个部件的任一方，在将任一方安装了上述密封部件的两个部件中的一方部件插入于另一方部件时能够抑制第一支承环扩径而损伤。
附图说明
图1是示出一实施方式的密封装置的主要部分剖视图；
图2是高压作用于密封装置的状态的主要部分剖视图；
图3是示出密封装置的一现有例的剖视图；
图4的(A)是图3所示密封装置的安装工序的一个工序的一个场景的说明图，(B)是示出从(A)所示工序的一个场景进一步进行的场景的说明图。
具体实施方式
图1是示出实施方式的密封装置1的主要部分剖视图。该实施方式的密封装置1用于直喷式喷射器等液压设备中的高压密封部。
密封装置1配置于作为彼此相对的两个部件的轴(一方部件)51及壳体(另一方部件)52之间的环状间隙，并对该环状间隙进行密封，以使得图中右方的高压侧(密封流体侧)H中存在的密封流体不会向图中左方的低压侧(反密封流体侧)L泄漏。密封装置1具有：作为密封环的O型环11，安装于设在轴51的周面的环状的安装槽53中，且与壳体52的轴孔内周面紧密接触；第一支承环21，配置于O型环11的反密封流体侧L，且同样安装于安装槽53；第二支承环31，配置于O型环11及第一支承环21之间，且同样安装于安装槽53。关于O型环11，也可以取而代之，是D型圈、X型圈等其他截面形状的密封环。
O型环11由橡胶状弹性体成型。第一支承环21由比第二支承环31硬质的、例如尼龙树脂成型。第二支承环31由比第一支承环21软质的、例如PTFE树脂成型。
安装槽53形成为加工容易的截面为矩形状的矩形槽，在反密封流体侧侧面53c设有槽深度减小了的截面为矩形状的阶梯53d。安装槽53包括：圆筒面状的底面53a；与轴成直角的平面状的密封流体侧侧面53b和同样与轴成直角的平面状的反密封流体侧侧面53c。阶梯53d包括圆筒面状的底面53e、与轴成直角的平面状的反密封流体侧侧面53f。阶梯53d的底面53e的直径尺寸被设定为比安装槽53的底面53a的直径尺寸大。安装槽53的反密封流体侧侧面53c也可以向密封流体侧H倾斜。
第一支承环21安装于上述安装槽53中的阶梯53d处，第一支承环21包括：与阶梯53d的底面53e相对的底面侧周面、即圆筒面状的内周面21a；与阶梯53d的反密封流体侧侧面53f相对的与轴成直角的平面状的端面21b；与壳体52的轴孔内周面相对的另一方部件侧周面、即圆筒面状的外周面21c；以使得内周面21a轴向长度比外周面21c的轴向长度短的方式倾斜的渐缩(taper)面状的斜面部21d。第一支承环21的截面形状以梯形乃至近似梯形为基调。斜面部21d的渐缩方向为从密封流体侧(高压侧)H朝向反密封流体侧(低压侧)L使直径尺寸(内径尺寸)逐渐缩小的方向。
第二支承环31不安装于阶梯53d处，而是安装于安装槽53的主体部分。第二支承环31包括：与安装槽53的底面53a相对的周面、即圆筒面状的内周面31a；与安装槽53的反密封流体侧侧面53c相对的与轴成直角的平面状的反密封流体侧端面31b；与第一支承环21的斜面部21d相对的斜面部31c；和与O型环11的反密封流体侧侧面11a相对的密封流体侧端面31d。第二支承环31的截面形状以梯形乃至近似梯形为基调。斜面部31c以与第一支承环21的斜面部21d对应的方式设置，且其渐缩方向为从密封流体侧(高压侧)H朝向反密封流体侧(低压侧)L使直径尺寸(外径尺寸)逐渐缩小的方向。斜面部31c与反密封流体侧端面31b的外周侧连续地设置。
第一支承环21的外径尺寸d3被设定为比壳体52的内径尺寸d2小，在将密封装置1插入于壳体52的轴孔52a中时，第一支承环21不与壳体52的轴孔开口周缘部(未图示)干涉。第二支承环31的外径尺寸d4也被设定为比壳体52的内径尺寸d2小，在将密封装置1插入于壳体52的轴孔52a中时，第二支承环31不与壳体52的轴孔开口周缘部(未图示)干涉。
第一支承环21的内周部、即内周面21a的轴向长度L1被设定为与阶梯53d的底面53e的轴向长度L2相等，或比该轴向长度L2小(L1≤L2)。
第一支承环21的斜面部21d形成为凹状的截面为圆弧形的面。第二支承环31的斜面部31c形成为凸状的截面为圆弧形的面。两个斜面部21d、31c的曲率半径被设定为相等。因此，两个斜面部21d、31c能够在整个面进行面接触。
第二支承环31的密封流体侧端部31d形成为凹状的截面为圆弧形的面。O型环11的反密封流体侧侧面11a为凸状的截面为圆弧形的面。第二支承环31的密封流体侧端面31d的曲率半径被设定为比O型环11的反密封流体侧侧面11a的曲率半径大。因此，在尚无压力或外力作用于密封装置1的安装初始状态下，O型环11只与第二支承环31的径向中央部接触，不与第二支承环31的外周部及内周部接触，并在此形成初始的轴向间隙41。
关于上述构成的密封装置1，由于在O型环11的反密封流体侧L配置有第一支承环21，所以能够防止O型环11在承受高压P时突出到轴51及壳体52之间的径向间隙54中而破损。密封装置1由于还在O型环11及第一支承环21间配置有第二支承环31，所以能够防止O型环11突出到第一支承环21及壳体52之间的径向间隙55中而破损。因此，能够抑制由于O型环11突出到间隙54、55中而破损由此导致密封性降低的情况。
密封装置1中，在第二支承环31设有与安装槽53的反密封流体侧侧面53c相对的反密封流体侧端面31b。关于第二支承环31，由于使反密封流体侧端面31b从安装之初就与安装槽53的反密封流体侧侧面53c接触，所以即使第二支承环31整体被O型环11推压，也不会在安装槽53内向反密封流体侧L移动，不会推压第一支承环21。另外，第二支承环31的外周部不会被O型环11推压至使与O型环11之间形成的初始的轴向间隙41消失，不会推压第一支承环21。因此，在将密封装置1插入于壳体52的轴孔52a中时，第二支承环31不会推压第一支承环21，且第一支承环21不以扩大其外径尺寸d3的方式变形。因此，由于在该插入时不会发生第一支承环21与轴孔52a的开口周缘部干涉这样的情况，所以能够抑制由第一支承环21干涉引起的损伤。
第一支承环21的斜面部21d为凹状的截面为圆弧形的面，第二支承环31的斜面部31c为凸状的截面为圆弧形的面，第二支承环31的密封流体侧端面31d为凹状的截面为圆弧形的面。这些各个面21d、31c、31d的形状能够实现如下构成，即：如图2所示，当从密封流体侧H对O型环11作用高压P时，密封环11以被推压于第二支承环31的状态弹性变形，此时间隙41消失，O型环11推压第二支承环31(箭头A)。
被推压的第二支承环31以扩大其外径尺寸d4的方式弹性变形，由此第二支承环31推压第一支承环21(箭头B)。
被推压的第一支承环21也以扩大其外径尺寸d3的方式弹性变形，其结果是，第一支承环21与壳体52的轴孔内周面接触，或者至少第一支承环21与壳体52的轴孔内周面的径向间隔缩小(箭头C)。
因此，由于像这样朝向径向外侧弹性变形的第一支承环21发挥密封作用，所以能够期待由第一支承环21产生的密封效果。
被O型环11推压的第二支承环31的内周部有时被推压至安装槽53的底面53a(箭头D)。
在这样的情况下，由于被推压至安装槽53的底面53a的第二支承环31发挥密封作用，所以能够期待由第二支承环31产生的密封效果。
如上述说明，不仅仅是O型环11，第一支承环21、第二支承环31也能够发挥密封作用，因此能够提高作为密封装置1整体的密封性。与现有的直角三角形的组合相比，不必考虑安装时的上移，能够使第一支承环(硬质支承环)21在轴向变大，因此能够提高第一支承环(硬质支承环)21的刚性，能够提高耐压性。
附图标记说明
1 密封装置
11 O型环(密封环)
11a、53c、53f 反密封流体侧侧面
21 第一支承环
21a 内周面(底面侧周面)
21b 端面
21c 外周面(另一方部件侧周面)
21d、31c 斜面部
31 第二支承环
31a 内周面(周面)
31b 反密封流体侧端面
31d 密封流体侧端面
41 轴向间隙
51 轴(一方部件)
52 壳体(另一方部件)
52a 轴孔
53 安装槽
53a、53e 底面
53b 密封流体侧侧面
53d 阶梯
54、55 间隙
H 密封流体侧
L 反密封流体侧

Claims (5)

1.一种密封装置，其特征在于，包括：
密封环，安装于设在彼此相对的两个部件中的一方部件的安装槽中，且与另一方部件紧密接触；
第一支承环，配置于设在所述安装槽内的反密封体侧的槽深度减小了的阶梯处；
第二支承环，在所述安装槽内的非所述阶梯的部分，配置于所述密封环及所述第一支承环之间，且比所述第一支承环软质，
其中，所述第一支承环包括：
底面侧周面，与所述阶梯的底面相对，且轴向长度被设定为是所述阶梯的底面的轴向长度以下的长度；
端面，与所述阶梯的反密封流体侧侧面相对；
另一方部件侧周面，与所述另一方部件相对；和
斜面部，以使得所述底面侧周面的轴向长度比所述另一方部件侧周面的轴向长度短的方式倾斜，
所述第二支承环包括：
周面，与所述安装槽的底面相对；
反密封流体侧端面，与所述安装槽的反密封流体侧侧面相对；
斜面部，与所述第一支承环的斜面部相对；和
密封流体侧端面，与所述密封环的反密封流体侧侧面相对。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述密封环的反密封流体侧侧面为凸状的截面为圆弧形的面，
所述第二支承环的密封流体侧端面为凹状的截面为圆弧形的面，且与所述密封环的反密封流体侧侧面相比曲率半径大。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，
所述密封环为O型环。
4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述第一支承环的斜面部为凹状的截面为圆弧形的面，
所述第二支承环的斜面部为凸状的截面为圆弧形的面。
5.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，
所述第一支承环的斜面部为凹状的截面为圆弧形的面，
所述第二支承环的斜面部为凸状的截面为圆弧形的面。
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