CN113874642A

CN113874642A - 密封装置

Info

Publication number: CN113874642A
Application number: CN202080034250.0A
Authority: CN
Inventors: 冈部均; 荒木亨
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-12-31
Also published as: KR20210148276A; WO2020241135A1; EP3978786A4; EP3978786A1; US20220205537A1; JPWO2020241135A1

Abstract

密封装置配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内。密封装置的内密封环为树脂制，具有包括周槽的外周面。密封装置的外密封环具有高的弹性，并嵌入内密封环的周槽内。外密封环与外侧部件的孔的内周面可滑动地接触。密封装置的背环具有高的弹性，配置于内密封环的径向内侧，在内密封环的内周面与内侧部件的周槽的底壁面之间被压缩。在内密封环的外周面的轴线方向的两端部形成有倾斜面，倾斜面具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。在内密封环的内周面的轴线方向的两端部形成有突出环部，该突出环部向径向内侧突出。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及具有内密封环、外密封环以及背环的密封装置。

背景技术

专利文献1公开了一种具有内密封环、外密封环和背环的密封装置。

在先技术文献

专利文件

专利文献1：日本专利第6371570号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

对于这种密封装置，期望能够尽可能地抑制密封性能的降低。

因此，本发明提供一种抑制密封性能的降低的密封装置。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式涉及的密封装置配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内，并与所述外侧部件的孔的内周面接触，将一个空间与另一个空间隔开，所述密封装置具有：内密封环，由树脂制成，具有内周面和外周面，该外周面具有周槽；外密封环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，嵌入所述内密封环的所述周槽内，并具有外侧部分，所述外侧部分从所述内密封环的所述周槽向径向外侧突出且与所述外侧部件的所述孔的所述内周面可滑动地接触；以及背环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，配置在所述内密封环的径向内侧，并在所述内密封环的所述内周面与所述内侧部件的所述周槽的底壁面之间被压缩。在所述内密封环的所述外周面的轴线方向的两端部形成有倾斜面，所述倾斜面具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。在所述内密封环的所述内周面的轴线方向的两端部形成有突出环部，所述突出环部向径向内侧突出且对所述背环的轴线方向的移动进行限制。

在该方式中，与外侧部件的孔的内周面滑动的外密封环发生磨损，其结果是，内密封环的外周面与外侧部件的孔的内周面接触。由于在内密封环的外周面的轴线方向的两端部形成有倾斜面，因此，当外密封环产生磨损，且背环在内侧部件的周槽内向轴线方向偏倚时，从背环向径向外侧被按压，形成一个倾斜面的内密封环的轴线方向的一端部产生较大的弹性形变，密封装置的密封性能降低。但是，在该方式中，在内密封环的内周面的轴线方向的两端部形成的突出环部对背环的轴线方向的移动进行限制。因此，抑制了背环在内侧部件的周槽内在轴线方向偏倚，抑制了内密封环的轴线方向的一端部的弹性形变，也抑制了密封装置的密封性能的降低。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的密封装置的侧视图。

图2是图1的密封装置的主视图。

图3是示出了使用状态下的图1的密封装置的一部分的侧面剖视图。

图4是示出了比较例的密封装置的一部分的侧面剖视图。

图5是示出了外密封环磨损的比较例的密封装置的一部分的侧面剖视图。

图6是示出了外密封环进一步磨损的比较例的密封装置的一部分的侧面剖视图。

图7是示出了外密封环磨损的图1的密封装置的一部分的侧面剖视图。

图8是本实施方式的变形例涉及的密封装置的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。附图的比例并不一定是准确的，一部分的特征具有夸张或省略的情况。

如图1至图3所示，实施方式涉及的密封装置1具有内密封环10、外密封环20以及背环30。在图1的上部，示出了内密封环10、外密封环20以及背环30的截面。

内密封环10是树脂制的环，具有彼此同心的外周面和内周面。外周面的轴线方向的中央部的直径大，外周面的轴线方向的两端部的直径小。另外，内周面的轴线方向的中央部的直径大，内周面的轴线方向的两端部的直径小。

内密封环10例如由聚酰胺、聚缩醛、聚乙烯、聚酰亚胺、PEEK(聚醚醚酮)等具有高强度即高刚性的树脂形成。内密封环10的材料的拉伸强度优选为40MPa以上。

在内密封环10的外周面形成有周槽11。周槽11具有相互平行且相对于密封装置1的轴线方向垂直的2个侧壁面。另外，周槽11在周向上具有相同的深度。即，周槽11具有与内密封环10的圆柱状的内周面14同心的底壁面。

外密封环20嵌入内密封环10的周槽11内。但是，外密封环20的初始的外侧半径与内侧半径之差大于周槽11的深度，外密封环20的径向的外侧部分21从周槽11向径向外侧突出。

外密封环20是没有端部的环，具有彼此同心的外周面和内周面。如图1和图3所示，外密封环20具有大致矩形的截面。即，外密封环20具有与周槽11的侧壁面平行的侧壁面和与周槽11的底壁面同心的内周面和外周面。外密封环20的外周面在轴线方向上具有相同的直径，其内周面在轴线方向上也具有相同的直径。在初始阶段，由于外密封环20的径向的外侧部分21从周槽11突出，因此外密封环20的外周面配置在比内密封环10的最外端12靠近径向外侧的位置。

外密封环20由具有比内密封环10的材料的弹性高的弹性的材料形成。例如，外密封环20也可以由弹性体形成。但是，优选地，外密封环20由摩擦系数远小于内密封环10的材料形成。这样的材料例如为聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基氟树脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、氨基甲酸酯、或聚酰胺。

背环30是配置在内密封环10的径向内侧的没有端部的环，具有彼此同心的外周面31和内周面32。

背环30由具有比内密封环10的材料的弹性高的弹性的材料形成。例如，背环30由弹性体或氨基甲酸酯形成。

在该实施方式中，密封装置1用作液压缸的活塞密封件。如图3所示，液压缸具有固定的缸筒(外侧部件)2和配置在缸筒2的孔的内部的活塞(内侧部件)4。活塞4沿着活塞4的轴线方向(图3中的横向)相对于缸筒2往复运动。缸筒2和活塞4由具有比密封装置1的刚性高的刚性的材料、例如由金属形成。

在活塞4的外周面形成有周槽5。周槽5具有相互平行的、且相对于活塞4的轴线方向垂直的2个侧壁面6a、6b。侧壁面6a、6b之间的间隔大于密封装置1的轴线方向的最大长度(内密封环10的2个侧壁面之间的间隔)。另外，周槽5在整个周向上具有相同的深度。即，周槽5具有与活塞4的外周面同心的底壁面7。

密封装置1配置于活塞4的周槽5内，与缸筒2的孔的内周面3接触，将一个空间与另一个空间隔开。在以下的说明中，在示出了密封装置1、缸筒2和活塞4的附图(例如图3)中，假设密封装置1的左侧为一个储油空间，密封装置1的右侧为另一个储油空间。缸筒2的孔的内径大于活塞4的外径，因此，在缸筒2的孔的内周面3与活塞4的外周面之间设有一个储油空间侧的间隙8a和另一个储油空间侧的间隙8b。密封装置1限制油从间隙8a向间隙8b漏出以及向相反方向的漏出。

如图3所示，当密封装置1配备于使用位置时，配置在内密封环10的径向内侧的背环30的内周面32与活塞4的周槽5的底壁面7进行面接触。背环30的外周面31与内密封环10的圆柱状的内周面14进行面接触。在该状态下，具有比内密封环10的弹性高的弹性的背环30在内密封环10的内周面14与活塞4的周槽5的底壁面7之间被压缩。因此，背环30将内密封环10乃至外密封环20向径向外侧扩大的按压力施加于内密封环10乃至外密封环20。

在该状态下，内密封环10的最外端12不与缸筒2的孔的内周面3接触，但配置在内密封环10的最外端12的径向外侧的外密封环20的外周面与缸筒2的孔的内周面3进行面接触。外密封环20在内密封环10的周槽11的底壁面与缸筒2的孔的内周面3之间被压缩。外密封环20的外周面随着活塞4的往复而相对于内周面3滑动。

在背环30的内周面32的轴线方向的两端部形成有倾斜面33。通过倾斜面33，将背环30配置在活塞4的周围，从而容易地配备在周槽5的内部。

背环30的外周面31也可以在轴线方向上具有相同的直径。但是，优选地，在外周面31的至少轴线方向的两端部形成有倾斜面34a、34b，背环30的倾斜面34a、34b各自具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。在该实施方式中，从侧方观察，倾斜面34a、34b弯曲成圆弧状，但也可以是直线状。另外，在本实施方式中，在初始状态下，如图3的虚线所示，外周面31具有大致半圆形的轮廓，其两端为圆弧状的倾斜面34a、34b。在密封装置1的使用状态下，如图3的实线所示，外周面31的轴线方向中央部被内密封环10的内周面14压缩。

外密封环20和背环30为没有端部的环，但是内密封环10是棒的2个端部10A、10B(参照图1和图2)对接而构成的环。因此，能够容易地将具有高刚性的内密封环10配置在活塞4的周槽5内。端部10A、10B的形状如专利文献1的图9所公开的那样是公知的。实施方式的端部10A、10B的形状为示例，内密封环10的端部的形状并不限定于图示的形状，也可以是直切、斜切或其他切割中的任意一种。

如图3所示，在内密封环10的外周面的轴线方向的两端部形成有倾斜面15a、15b。倾斜面15a、15b分别具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。因此，如之后所述，在外密封环20的外侧部分21磨损后，直到内密封环10的外周面的整体与缸筒2的孔的内周面3接触为止需要一定程度的时间。

在内密封环10的内周面14的轴线方向的两端部形成有向径向内侧突出的突出环部16a、16b。在该实施方式中，从侧方观察时，突出环部16a、16b分别具有直线状的倾斜面17a、17b，倾斜面17a、17b分别具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。在突出环部16a、16b之间，使背环30的外周面31与内密封环10的内周面14面接触。即，在向径向内侧突出的突出环部16a、16b之间存在背环30与内密封环10的接触部分。因此，突出环部16a、16b对背环30的轴线方向的移动进行限制。

对实施方式涉及的密封装置1的效果进行说明。为了进行比较，在图4中示出比较例涉及的使用状态下的密封装置40。

密封装置40的内密封环10的内周面14整体为圆柱面，在轴线方向上具有相同的直径。即，在密封装置40的内密封环10的内周面14未设置对背环30的轴线方向的移动进行限制的突出环部16a、16b。密封装置40的其他特征与实施方式涉及的密封装置1的特征相同。

如图5所示，在密封装置1或40的使用期间，与缸筒2的孔的内周面3滑动的外密封环20的外侧部分21磨损，其结果是，内密封环10的外周面与缸筒2的孔的内周面3接触。这是因为，在密封装置1或40的使用期间，背环30始终向内密封环10施加内密封环10向径向外侧扩大的按压力。在图5中，内密封环10的最外端12与内周面3接触。

当外密封环20进一步磨损时，如图6所示，内密封环10的外周面也通过相对于缸筒2的孔的内周面3滑动而磨损。在比较例涉及的密封装置40中，由于在内密封环10的内周面14上未设置对背环30的轴线方向的移动进行限制的突出环部16a、16b，因此随着活塞4的往复，背环30在活塞4的周槽5内向轴线方向偏倚。

图6表示背环30接近周槽5的一个侧壁面6b的状态。由于背环30向内密封环10施加使内密封环10向径向外侧扩大的按压力，因此内密封环10中的靠近周槽5的侧壁面6b的端部41被偏倚的背环30按压，朝向径向外侧产生较大的弹性形变，内密封环10的外周面的倾斜面15b即面45b的大的面积与缸筒2的孔的内周面3接触。这样，缸筒2会对内密封环10乃至活塞4施加大的滑动阻力。另外，内密封环10的面45b的磨损加速。而且，在内密封环10的端部41与背环30的接触区域42中，由于背环30的压缩状态减弱，因此担心在接触区域42中密封装置40的密封性能降低。

与图6相反，在背环30接近周槽5的另一个侧壁面6a时，内密封环10中的靠近周槽5的侧壁面6a的端部被偏倚的背环30按压，朝向径向外侧产生较大的弹性形变，内密封环10的外周面的倾斜面15a的大的面积与缸筒2的孔的内周面3接触。因此，对侧壁面6a的附近也会产生同样的担心。另外，担心由于背环30相对于内密封环10移动，而使背环30的外周面31磨损，在内密封环10与背环30的整个接触区域中密封性能降低。

但是，在实施方式涉及的密封装置1中，内密封环10的内周面14的轴线方向的两端部形成的突出环部16a、16b对背环30的轴线方向的移动进行限制。因此，如图7所示，即使外密封环20产生磨损，也能够抑制背环30在活塞4的周槽5内向轴线方向偏倚。因此，内密封环10的外周面的局部磨损不会加速，另外，抑制了内密封环10的轴线方向的端部的弹性形变，也能够抑制密封装置1的密封性能的降低。

在实施方式涉及的密封装置1中，在背环30的外周面31的至少轴线方向的两端部形成有倾斜面34a、34b，倾斜面34a、34b各自具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。因此，容易将背环30配置在内周面14形成有突出环部16a、16b的内密封环10的径向内侧，也容易进行背环30相对于内密封环10的定位。

在实施方式涉及的密封装置1中，突出环部16a、16b分别具有越远离轴线方向的中央则越小的内径。因此，当背环30在轴线方向移动时，背环30的外周面31容易与内密封环10的内周面14的突出环部16a、16b进行面接触，因此能够确保密封装置1的密封性能。

以上，参照本发明的优选实施方式对本发明进行了图示并进行了说明，但应当理解，对于本领域技术人员而言，能够在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下进行形式以及详细的变更。这样的变更、改变及修正应包含在本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中，内密封环10的内周面14的突出环部16a、16b分别具有从侧方观察时呈直线状的倾斜面17a、17b。但是，如图8所示的变形例中的密封装置50那样，内密封环10的内周面14的突出环部16a、16b也可以分别具有从侧方观察时呈圆弧状的倾斜面57a、57b。倾斜面57a、57b分别具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。突出环部16a、16b的形状并不限定于图示那样，也可以是其它形状。

在上述实施方式中，密封装置1用作液压缸的活塞密封件，液压缸中作为内侧部件的活塞4相对于作为固定的外侧部件的缸筒2移动，但也可以用于其它种类的液压设备或水压设备。也可以是，配备有密封装置1的内侧部件被固定，外侧部件相对于内侧部件往复移动。或者，内侧部件和外侧部件也可以以内侧部件和外侧部件相对地往复移动的方式移动。

本发明的方式也记载于下述编号的条目中。

条目1：

一种密封装置，配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内，并与所述外侧部件的孔的内周面接触，将一个空间与另一个空间隔开，所述密封装置的特征在于，具有：

内密封环，由树脂制成，具有内周面和外周面，该外周面具有周槽；

外密封环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，嵌入所述内密封环的所述周槽内，并具有外侧部分，所述外侧部分从所述内密封环的所述周槽向径向外侧突出且与所述外侧部件的所述孔的所述内周面可滑动地接触；以及

背环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，配置在所述内密封环的径向内侧，并在所述内密封环的所述内周面与所述内侧部件的所述周槽的底壁面之间被压缩，

在所述内密封环的所述外周面的轴线方向的两端部形成有倾斜面，所述倾斜面具有越远离轴线方向的中央则越小的直径，

在所述内密封环的所述内周面的轴线方向的两端部形成有突出环部，所述突出环部向径向内侧突出且对所述背环的轴线方向的移动进行限制。

条目2：

根据条目1所述的密封装置，其特征在于，

所述背环具有外周面，所述外周面与所述内密封环的所述内周面进行面接触，

在所述内密封环的所述突出环部之间，所述背环的所述外周面与所述内密封环的所述内周面进行面接触。

条目3：

一种密封装置，配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内，所述密封装置的特征在于，具有：

外密封环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，嵌入所述内密封环的所述周槽内，并具有外侧部分，该外侧部分从所述内密封环的所述周槽向径向外侧突出；以及

背环，具有比所述内密封环的材料的弹性高的弹性，配置在所述内密封环的径向内侧，并具有外周面，所述外周面与所述内密封环的所述内周面进行面接触，

在所述内密封环的所述内周面的轴线方向的两端部形成有向径向内侧突出的突出环部，在这些突出环部之间，所述背环的所述外周面与所述内密封环的所述内周面进行面接触。

条目4：

根据条目1至3中任一项所述的密封装置，其特征在于，

在所述背环的外周面的至少轴线方向的两端部形成有倾斜面，所述背环的所述倾斜面具有越远离轴线方向的中央则越小的直径。

根据该条目，容易将背环配置在内周面形成有突出环部的内密封环的径向内侧，也容易进行背环相对于内密封环的定位。

条目5：

根据条目1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，

所述突出环部具有越远离轴线方向的中央则越小的内径。

根据该条目，当背环在轴线方向移动时，背环的外周面容易与内密封环的内周面的突出环部进行面接触，因此能够确保密封装置的密封性能。

附图标记说明

1、50：密封装置

2：缸筒(外侧部件)

3：内周面

4：活塞(内侧部件)

5：周槽

10：内密封环

11：周槽

14：内周面

15a、15b：倾斜面

16a、16b：突出环部

20：外密封环

21：外侧部分

30：背环

31：外周面

32：内周面

33：倾斜面

34a、34b：倾斜面

Claims

1.一种密封装置，配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内，并与所述外侧部件的孔的内周面接触，将一个空间与另一个空间隔开，所述密封装置的特征在于，具有：

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，

所述突出环部具有越远离轴线方向的中央则越小的内径。

4.一种密封装置，配置在相对于外侧部件相对往复的内侧部件的周槽内，所述密封装置的特征在于，具有：

在所述内密封环的所述内周面的轴线方向的两端部形成有向径向内侧突出的突出环部，在所述突出环部之间，所述背环的所述外周面与所述内密封环的所述内周面进行面接触。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，

6.根据权利要求4或5所述的密封装置，其特征在于，

所述突出环部具有越远离轴线方向的中央则越小的内径。