JP2002267021A - 一体化バックアップリングによるエラストマー賦活ロッドシール - Google Patents
一体化バックアップリングによるエラストマー賦活ロッドシールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来技術における欠点を克服し、かつ優れた
流体フィルム制御による作動中に、シール回動を防止す
る傾向がある独自の構成を有するシール装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明の環状シールは、弾性材料からな
り、かつＯリングといった取り囲む圧力リングにより賦
活され、水圧シリンダのシリンダヘッドとピストンロッ
ドとの間といった静的装置部材と動的装置部材との間を
密閉するための環状シールであって、前記環状シール
は、前記圧力リングを前記移動表面と前記ハウジング溝
の下流側壁部とから離間させるように、通常の矩形ハウ
ジング溝内に前記圧力リングとともに装着され、前記シ
ールの外径は前記溝の底部の外径と一致するか又は前記
溝の底部の外径より大きいことを特徴とする。
流体フィルム制御による作動中に、シール回動を防止す
る傾向がある独自の構成を有するシール装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明の環状シールは、弾性材料からな
り、かつＯリングといった取り囲む圧力リングにより賦
活され、水圧シリンダのシリンダヘッドとピストンロッ
ドとの間といった静的装置部材と動的装置部材との間を
密閉するための環状シールであって、前記環状シール
は、前記圧力リングを前記移動表面と前記ハウジング溝
の下流側壁部とから離間させるように、通常の矩形ハウ
ジング溝内に前記圧力リングとともに装着され、前記シ
ールの外径は前記溝の底部の外径と一致するか又は前記
溝の底部の外径より大きいことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、賦活要素、シール
要素、及び制御されたたわみを有する一体化バックアッ
プリングを有する改良シール要素に関するものである。
要素、及び制御されたたわみを有する一体化バックアッ
プリングを有する改良シール要素に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シール
要素は、通常、互いに相対移動しかつ装置の特定部位に
保持されるべき液体を収容する各パーツを有する装置に
利用される。さらに、各シール要素は、液体を装置のあ
る部位内に維持すべき状況において、装置の各静止部材
間に使用されよう。各装置パーツの１つは、通常、シー
ル要素を収容するように構成されたグランド（grand）
を有している。このようなシールの例としては、水圧装
置のピストンとシリンダとの間で密閉するために水圧装
置内で使用される環状シールを含んでいる。これらの形
状において、水圧要素のピストン又はシリンダ内にグラ
ンドを形成してもよい。
要素は、通常、互いに相対移動しかつ装置の特定部位に
保持されるべき液体を収容する各パーツを有する装置に
利用される。さらに、各シール要素は、液体を装置のあ
る部位内に維持すべき状況において、装置の各静止部材
間に使用されよう。各装置パーツの１つは、通常、シー
ル要素を収容するように構成されたグランド（grand）
を有している。このようなシールの例としては、水圧装
置のピストンとシリンダとの間で密閉するために水圧装
置内で使用される環状シールを含んでいる。これらの形
状において、水圧要素のピストン又はシリンダ内にグラ
ンドを形成してもよい。
【０００３】従来のシール要素は、シールの全密閉表面
を被覆するプラスチックシール表面部を有していた。こ
れらのプラスチックシール要素は、いくつかの場合にお
いて、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ウレタン、
又はエラストマーからなっていた。
を被覆するプラスチックシール表面部を有していた。こ
れらのプラスチックシール要素は、いくつかの場合にお
いて、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ウレタン、
又はエラストマーからなっていた。
【０００４】多くの公知のシール装置は、まず賦活要素
／シール要素／バックアップリングを有する３ピース構
成がグランド内に配置され、次いで、第２離隔シール要
素が賦活要素／シール要素に隣接配置され、かつ第３分
離バックアップリングが前記シール要素に対向配置され
ることを利用している。
／シール要素／バックアップリングを有する３ピース構
成がグランド内に配置され、次いで、第２離隔シール要
素が賦活要素／シール要素に隣接配置され、かつ第３分
離バックアップリングが前記シール要素に対向配置され
ることを利用している。
【０００５】このタイプの構成は、取付し難いとの点に
おいて問題がある。追加のシールパーツが更なるギャッ
プ公差関係を生成するので、３ピース構成はさらに問題
がある。さらに、標準的なバックアップリングは、断面
が矩形であり、かつ溝本体と移動要素とにより形成され
る間隙からシールリングを保護するだけである。加圧状
態での作動中に、全体バックアップリングが、摩擦に著
しく寄与するロッド上に強制的に押し下げられる。さら
に、このような無制御移動により適切な膜制御が失われ
よう。
おいて問題がある。追加のシールパーツが更なるギャッ
プ公差関係を生成するので、３ピース構成はさらに問題
がある。さらに、標準的なバックアップリングは、断面
が矩形であり、かつ溝本体と移動要素とにより形成され
る間隙からシールリングを保護するだけである。加圧状
態での作動中に、全体バックアップリングが、摩擦に著
しく寄与するロッド上に強制的に押し下げられる。さら
に、このような無制御移動により適切な膜制御が失われ
よう。
【０００６】従来技術において必要とされることは、往
復使用、回転使用、振動使用、及び静的使用のために改
造した各シール環境に対して、改良された漏れ制御、低
減した摩擦、及び向上した寿命を有するシール装置であ
る。
復使用、回転使用、振動使用、及び静的使用のために改
造した各シール環境に対して、改良された漏れ制御、低
減した摩擦、及び向上した寿命を有するシール装置であ
る。
【０００７】従来技術でさらに必要とされることは、シ
ールの一部が密閉される表面と接触可能であり、かつシ
ール要素とバックアップリングとの接触点で制御された
非線形荷重パターンを生成可能であるシール装置であ
る。
ールの一部が密閉される表面と接触可能であり、かつシ
ール要素とバックアップリングとの接触点で制御された
非線形荷重パターンを生成可能であるシール装置であ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術における欠点を克服することを目指しており、かつ
優れた流体境膜制御（fluid film control）による作動
中に、シールが回動することを防止するように作用する
独自の構成を有するシール装置を提供している。本発明
は、３つのパーツ構成である。第１のパーツは、角リン
グ，Ｏリング，又はシールシステムを賦活するための他
のあつらえ構成（custom design）の形態であるエラス
トマー賦活要素のパーツである。第２のパーツは、特別
な形状及び組成を有するシール要素又はリングのパーツ
である。第３のパーツは、特別な形状，構造材料，及び
強化されたたわみ（engineered flex）を有するバック
アップリング（補強リング）である。バックアップリン
グのたわみは、種々の状況下で生じるように特別に構成
されている。これにより、シールリングの密閉性と保護
性を増大し、かつ他の時は摩擦を低減し及び／又は除去
するようにシール表面から解放する。
技術における欠点を克服することを目指しており、かつ
優れた流体境膜制御（fluid film control）による作動
中に、シールが回動することを防止するように作用する
独自の構成を有するシール装置を提供している。本発明
は、３つのパーツ構成である。第１のパーツは、角リン
グ，Ｏリング，又はシールシステムを賦活するための他
のあつらえ構成（custom design）の形態であるエラス
トマー賦活要素のパーツである。第２のパーツは、特別
な形状及び組成を有するシール要素又はリングのパーツ
である。第３のパーツは、特別な形状，構造材料，及び
強化されたたわみ（engineered flex）を有するバック
アップリング（補強リング）である。バックアップリン
グのたわみは、種々の状況下で生じるように特別に構成
されている。これにより、シールリングの密閉性と保護
性を増大し、かつ他の時は摩擦を低減し及び／又は除去
するようにシール表面から解放する。
【０００９】バックアップリング要素の結合構造の配置
により、密閉圧力及び移動パーツの半径方向位置には依
存せずに、シールと溝底部との堅固な接触が可能であ
り、かつバックアップリング要素の結合構造のレイアウ
トがバックアップリングの強化された曲げによって接触
力が移動パーツに集中する。取付状態では、バックアッ
プリングがハウジング溝の高さを超える半径方向高さを
有している。さらに、賦活要素の中心の維持位置近く又
は特に前方にシール頂部を位置決めすることにより、圧
力リング又は賦活要素の影響がバランスされる。シール
頂部自体は、本発明の一態様において、移動パーツに対
して好ましくは３０°より大きな頂部の上流の流入角と
５°より（好ましくは、７°より）大きな下流滑り角と
により定義されている。
により、密閉圧力及び移動パーツの半径方向位置には依
存せずに、シールと溝底部との堅固な接触が可能であ
り、かつバックアップリング要素の結合構造のレイアウ
トがバックアップリングの強化された曲げによって接触
力が移動パーツに集中する。取付状態では、バックアッ
プリングがハウジング溝の高さを超える半径方向高さを
有している。さらに、賦活要素の中心の維持位置近く又
は特に前方にシール頂部を位置決めすることにより、圧
力リング又は賦活要素の影響がバランスされる。シール
頂部自体は、本発明の一態様において、移動パーツに対
して好ましくは３０°より大きな頂部の上流の流入角と
５°より（好ましくは、７°より）大きな下流滑り角と
により定義されている。
【００１０】本発明のバックアップリングはシールを支
持するための環状シールの後方部下方の可撓性エリアを
利用し、これにより、溝本体と移動要素との間の間隙に
よる損傷を防止している。このエリアは、さらに、シー
ル要素を支持し、かつシール要素の下向き流れの反りを
最小化し、かつよりよい流体境膜制御を提供するため
に、移動本体に対して最小化するであろう。この機能
は、圧力が増大するにつれて、移動要素に対する半径方
向への装填も最小化する。支持エリアの軸方向長さは、
賦活リングの位置に依存していてもよい。性能を向上さ
せるために、バックアップリングが賦活リングの５パー
セント〜９５パーセント（５％〜９５％）で通過すべき
であり、かつ選択的実施形態では、２０パーセント〜４
０パーセント（２０％〜４０％）で通過すべきである。
選択的実施形態における最適性能については、バックア
ップリングが、賦活リングの２７パーセント〜３３パー
セント（２７％〜３３％）で通過すべきである。
持するための環状シールの後方部下方の可撓性エリアを
利用し、これにより、溝本体と移動要素との間の間隙に
よる損傷を防止している。このエリアは、さらに、シー
ル要素を支持し、かつシール要素の下向き流れの反りを
最小化し、かつよりよい流体境膜制御を提供するため
に、移動本体に対して最小化するであろう。この機能
は、圧力が増大するにつれて、移動要素に対する半径方
向への装填も最小化する。支持エリアの軸方向長さは、
賦活リングの位置に依存していてもよい。性能を向上さ
せるために、バックアップリングが賦活リングの５パー
セント〜９５パーセント（５％〜９５％）で通過すべき
であり、かつ選択的実施形態では、２０パーセント〜４
０パーセント（２０％〜４０％）で通過すべきである。
選択的実施形態における最適性能については、バックア
ップリングが、賦活リングの２７パーセント〜３３パー
セント（２７％〜３３％）で通過すべきである。
【００１１】シールの形状に依存して、密閉圧力が角シ
ール（angular seal）に正味のトルクが生成する。この
トルクは、アセンブリを移動パーツ上に強制的に下げる
ように作用し、あるいは、溝底部との接触を改良するよ
うに作用する。この改良の傾向と相対的大きさは、横断
方向溝高さをシール頂部からシールが溝底部と交わる箇
所までの軸距離で割った比により近似可能である。この
比が１を超える場合に、溝底部とのシール接触が加圧に
より改良され、かつ本発明ではこの比が１．２５を超え
ている。
ール（angular seal）に正味のトルクが生成する。この
トルクは、アセンブリを移動パーツ上に強制的に下げる
ように作用し、あるいは、溝底部との接触を改良するよ
うに作用する。この改良の傾向と相対的大きさは、横断
方向溝高さをシール頂部からシールが溝底部と交わる箇
所までの軸距離で割った比により近似可能である。この
比が１を超える場合に、溝底部とのシール接触が加圧に
より改良され、かつ本発明ではこの比が１．２５を超え
ている。
【００１２】移動パーツの半径方向変位を可能とするた
めの可撓性がシール要素の半径方向高さにより決定さ
れ、この半径方向高さは、賦活要素の下流端部を通る半
径方向ラインの下流に位置するシール要素の高さ部分と
して定義されている。本発明では、このラインが、シー
ルの固体パーツと接触することなく、移動表面と少なく
とも７°の角度を形成する移動表面と交差する点から下
流にラインを引くことができる。
めの可撓性がシール要素の半径方向高さにより決定さ
れ、この半径方向高さは、賦活要素の下流端部を通る半
径方向ラインの下流に位置するシール要素の高さ部分と
して定義されている。本発明では、このラインが、シー
ルの固体パーツと接触することなく、移動表面と少なく
とも７°の角度を形成する移動表面と交差する点から下
流にラインを引くことができる。
【００１３】バックアップリングは、移動要素との内径
にクリアランスを有している。これにより、支持リング
の可撓性エリアを変形させることができ、かつ所望の圧
力レベルで移動要素と接触させることができる。支持リ
ングの撓みに蓄積した応力が、環状リングの増大した接
触エリアと応力により生じた追加的摩擦により除去され
る。最上流端部の半径方向クリアランスは、０〜０．０
５０インチ（０．２５ｍｍ）とすべきである。さらに、
本発明の他の態様では、バックアップリングの内径表面
の角度は、０〜１０度の間になるように最小化すべきで
ある。これにより、加圧されない場合には、バックアッ
プリング及び／又はバックアップリング曲げエリア内の
周方向応力により、前記エリアが移動表面から持ち上げ
られ、よって、摩擦を低減し、かつ流体境膜の伝達を支
持する。
にクリアランスを有している。これにより、支持リング
の可撓性エリアを変形させることができ、かつ所望の圧
力レベルで移動要素と接触させることができる。支持リ
ングの撓みに蓄積した応力が、環状リングの増大した接
触エリアと応力により生じた追加的摩擦により除去され
る。最上流端部の半径方向クリアランスは、０〜０．０
５０インチ（０．２５ｍｍ）とすべきである。さらに、
本発明の他の態様では、バックアップリングの内径表面
の角度は、０〜１０度の間になるように最小化すべきで
ある。これにより、加圧されない場合には、バックアッ
プリング及び／又はバックアップリング曲げエリア内の
周方向応力により、前記エリアが移動表面から持ち上げ
られ、よって、摩擦を低減し、かつ流体境膜の伝達を支
持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】上述した本発明の特徴点及び有利
点及び他の特徴点及び有利点、及びこれらを達成する手
法がより明らかにされ、かつ添付の各図面と関係付けら
れた以下の本発明の実施形態の記載を参照することによ
り、本発明がよりよく理解されるであろう。
点及び他の特徴点及び有利点、及びこれらを達成する手
法がより明らかにされ、かつ添付の各図面と関係付けら
れた以下の本発明の実施形態の記載を参照することによ
り、本発明がよりよく理解されるであろう。
【００１５】同一の参照符号は全図面を通して同様のパ
ーツを示している。本明細書にて述べる例示は、一形態
における本発明の好適な一実施形態を示したものであ
り、このような例示があらゆる手法において本発明の請
求の範囲を制限するように構成するものではない。
ーツを示している。本明細書にて述べる例示は、一形態
における本発明の好適な一実施形態を示したものであ
り、このような例示があらゆる手法において本発明の請
求の範囲を制限するように構成するものではない。
【００１６】各図面、特に図１を参照すると、本発明の
教示によるシール８が示されている。本発明により教示
されるシール構造は、（例えば、直線状シール又は楕円
形シールといった）異なる形状の各シールで利用されて
もよく、かつ往復配置、回転配置、振動配置、及び静的
配置で使用可能であるので、図１に示したシール８の環
状形状が何らかの用途に制限されることを意味してはい
ない。図示しているような環状シール８は、概して、環
状シール８が各同心部材内に収容されたグランドにより
所定位置に保持される状態で、２つの同心部材間を密閉
する。
教示によるシール８が示されている。本発明により教示
されるシール構造は、（例えば、直線状シール又は楕円
形シールといった）異なる形状の各シールで利用されて
もよく、かつ往復配置、回転配置、振動配置、及び静的
配置で使用可能であるので、図１に示したシール８の環
状形状が何らかの用途に制限されることを意味してはい
ない。図示しているような環状シール８は、概して、環
状シール８が各同心部材内に収容されたグランドにより
所定位置に保持される状態で、２つの同心部材間を密閉
する。
【００１７】上記説明したように、密閉結合構造は、第
１にグランド内に挿入されるように構成されている半円
形又は矩形表面を有する賦活／シール要素１２を利用し
ている。
１にグランド内に挿入されるように構成されている半円
形又は矩形表面を有する賦活／シール要素１２を利用し
ている。
【００１８】エラストマー賦活要素１２は、矩形、Ｏ形
状、及びあつらえ形状を含む（ただし、これらに制限さ
れない）公知の材料、方法、形状、サイズからなってい
てもよい。
状、及びあつらえ形状を含む（ただし、これらに制限さ
れない）公知の材料、方法、形状、サイズからなってい
てもよい。
【００１９】シール要素１８は、溝チャネルを妨げかつ
シール要素の動的表面部に対する回転を防止するのに充
分な長さのサイズとされた上部表面部１０を有してい
る。図１の実施形態では、ラインＺ（理論的ライン）に
て賦活要素１２の更なる接触が生じる。ラインＺは、賦
活要素１２の最先端部（最先端部であって最近接端部）
と接するシール要素１８を介して下向きに引かれたもの
である。
シール要素の動的表面部に対する回転を防止するのに充
分な長さのサイズとされた上部表面部１０を有してい
る。図１の実施形態では、ラインＺ（理論的ライン）に
て賦活要素１２の更なる接触が生じる。ラインＺは、賦
活要素１２の最先端部（最先端部であって最近接端部）
と接するシール要素１８を介して下向きに引かれたもの
である。
【００２０】シール要素バックアップリング又は支持リ
ング５２が、シール要素１８とグランド壁部１６との間
に配置されるように示されている。本発明において、バ
ックアップリング５２は、実質的にＬ形状断面を構成し
ている半径方向の直立部５３と軸方向の水平部５４とを
有している。図１〜図３に示すように、水平部５４はそ
の最先端表面にて端部又は点５９を構成し、該端部を介
して、仮想ラインＸが下向きに引かれている。
ング５２が、シール要素１８とグランド壁部１６との間
に配置されるように示されている。本発明において、バ
ックアップリング５２は、実質的にＬ形状断面を構成し
ている半径方向の直立部５３と軸方向の水平部５４とを
有している。図１〜図３に示すように、水平部５４はそ
の最先端表面にて端部又は点５９を構成し、該端部を介
して、仮想ラインＸが下向きに引かれている。
【００２１】新規なバックアップリング５２の主たる特
徴点は可撓性エリア又は可撓性部分６０の使用にあり、
シール要素１８を支持しかつ溝本体と移動要素との間の
間隙内へのシール損傷（例えば、押し出し）を防止する
ために、該可撓性エリア６０がシール要素１８の後方部
下方に位置決めされている。さらに、エリア６０は、シ
ール要素を支持しており、かつ移動本体がよりよい流体
制御を提供することに反する下流へのシール要素の偏り
を最小化している。エリア６０のこの機能は、圧力が増
大するにつれて移動要素にかかる半径方向負荷を最小化
している。
徴点は可撓性エリア又は可撓性部分６０の使用にあり、
シール要素１８を支持しかつ溝本体と移動要素との間の
間隙内へのシール損傷（例えば、押し出し）を防止する
ために、該可撓性エリア６０がシール要素１８の後方部
下方に位置決めされている。さらに、エリア６０は、シ
ール要素を支持しており、かつ移動本体がよりよい流体
制御を提供することに反する下流へのシール要素の偏り
を最小化している。エリア６０のこの機能は、圧力が増
大するにつれて移動要素にかかる半径方向負荷を最小化
している。
【００２２】本発明の一態様において、可撓性エリア６
０の軸方向長さは賦活リング１２の位置に依存してい
る。図１〜図３に示すように、各ラインＸ，Ｚにより範
囲が決められた可撓性エリア６０が、賦活要素１２の下
方に位置決めされている。各ラインＸ，Ｚ間の距離は、
賦活要素１２の最大軸方向長さのおよそ２０パーセント
から４０パーセント（２０％〜４０％）とならねばなら
ない。可撓性エリア６０の長さは、好ましくは、賦活要
素１２の最大軸方向長さの２７パーセントから３３パー
セント（２７％〜３３％）の範囲内にある。あるいは、
シールシステム８で必要とされる特定の作動条件又は必
要条件に基づいて、バックアップリング５２と賦活要素
１２の間の重複の別のパーセントを使用してもよい。
０の軸方向長さは賦活リング１２の位置に依存してい
る。図１〜図３に示すように、各ラインＸ，Ｚにより範
囲が決められた可撓性エリア６０が、賦活要素１２の下
方に位置決めされている。各ラインＸ，Ｚ間の距離は、
賦活要素１２の最大軸方向長さのおよそ２０パーセント
から４０パーセント（２０％〜４０％）とならねばなら
ない。可撓性エリア６０の長さは、好ましくは、賦活要
素１２の最大軸方向長さの２７パーセントから３３パー
セント（２７％〜３３％）の範囲内にある。あるいは、
シールシステム８で必要とされる特定の作動条件又は必
要条件に基づいて、バックアップリング５２と賦活要素
１２の間の重複の別のパーセントを使用してもよい。
【００２３】重複の別のパーセントは、バックアップリ
ング５２の構成材料に応じて必要とされるかもしれな
い。バックアップリング５２の構成材料は、ポリ四フッ
化エチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）、
ポリウレタン、高係数プラスチック、構造熱硬化性材料
（structual thermal set）、ポリアミド、ＰＰＳ、及
びこれらの材料の種々の化合物を含む（ただし、これら
に限らない）現存するエラストマーから構造材料、複合
材料、金属、及びブロンズといった合金まで、範囲が広
がっている。材料選択は、シール用途と環境とに依存し
ている。
ング５２の構成材料に応じて必要とされるかもしれな
い。バックアップリング５２の構成材料は、ポリ四フッ
化エチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）、
ポリウレタン、高係数プラスチック、構造熱硬化性材料
（structual thermal set）、ポリアミド、ＰＰＳ、及
びこれらの材料の種々の化合物を含む（ただし、これら
に限らない）現存するエラストマーから構造材料、複合
材料、金属、及びブロンズといった合金まで、範囲が広
がっている。材料選択は、シール用途と環境とに依存し
ている。
【００２４】シール要素１８の特徴点は滑らかな半径の
隅部２０を有する点である。この隅部は、表面部２２の
後方半分から滑らかな移行を形成している。前記表面部
は、初めシール頂部に始まり側方表面部２１までの範囲
である。
隅部２０を有する点である。この隅部は、表面部２２の
後方半分から滑らかな移行を形成している。前記表面部
は、初めシール頂部に始まり側方表面部２１までの範囲
である。
【００２５】図１に示すように、底表面部２２は滑らか
な半径の隅部２０を有している。段部、面取り部、鋭い
端部を有さないこのような滑らかな半径部は、充分混和
されている（blended）と称される。これにより、動的
運動下の流体境膜制御が支援されている。隅部２０のサ
イズ、距離、形状が、可撓性部分６０の制御を支援し、
かつ加圧中に、最初にバックアップリング５２が側壁部
１６の所定位置にロックされることを引き起こす作用す
る。次いで、隅部２０をバックアップリング５２内へさ
らに装填することにより、可撓性エリア６０がたわむよ
うになり、かつ移動して移動要素と接触するであろう。
シール要素の側方表面部２１による接触においては、滑
らかな又は充分混和された表面にしなければならないと
いった必要性は特になく、図２に示すように、変形実施
形態５２’は混和されない曲部を有している。この実施
形態において、側方表面部がグランド壁部１６と接触し
ている。
な半径の隅部２０を有している。段部、面取り部、鋭い
端部を有さないこのような滑らかな半径部は、充分混和
されている（blended）と称される。これにより、動的
運動下の流体境膜制御が支援されている。隅部２０のサ
イズ、距離、形状が、可撓性部分６０の制御を支援し、
かつ加圧中に、最初にバックアップリング５２が側壁部
１６の所定位置にロックされることを引き起こす作用す
る。次いで、隅部２０をバックアップリング５２内へさ
らに装填することにより、可撓性エリア６０がたわむよ
うになり、かつ移動して移動要素と接触するであろう。
シール要素の側方表面部２１による接触においては、滑
らかな又は充分混和された表面にしなければならないと
いった必要性は特になく、図２に示すように、変形実施
形態５２’は混和されない曲部を有している。この実施
形態において、側方表面部がグランド壁部１６と接触し
ている。
【００２６】図３の実施形態は、シールグランドの平均
深さよりも半径方向に長いバックアップリング５２’’
を備えるシールシステム８を示しており、よって、この
バックアップリングは背表面部１７を過ぎて奥に延在し
ている。
深さよりも半径方向に長いバックアップリング５２’’
を備えるシールシステム８を示しており、よって、この
バックアップリングは背表面部１７を過ぎて奥に延在し
ている。
【００２７】好ましくは、あらゆる形態のバックアップ
リング５２は、内径表面部５６上で移動要素とクリアラ
ンスを有するであろう。最も好ましくは、先端部５９も
クリアランスを有するであろう。これにより、バックア
ップリング５２の可撓性エリア６０が変形することが可
能となり、かつ移動要素と所望の圧力レベルで接触する
ことが可能である。バックアップリング５２のたわみで
蓄積する応力は、増大した接触エリアとシールリング１
２の応力とにより生じる追加摩擦により除去される。好
ましくは、先端部５９の半径方向クリアランスは、０イ
ンチ〜０．０５０インチ（０．２５ｍｍ）の範囲に入っ
ていなければならない。
リング５２は、内径表面部５６上で移動要素とクリアラ
ンスを有するであろう。最も好ましくは、先端部５９も
クリアランスを有するであろう。これにより、バックア
ップリング５２の可撓性エリア６０が変形することが可
能となり、かつ移動要素と所望の圧力レベルで接触する
ことが可能である。バックアップリング５２のたわみで
蓄積する応力は、増大した接触エリアとシールリング１
２の応力とにより生じる追加摩擦により除去される。好
ましくは、先端部５９の半径方向クリアランスは、０イ
ンチ〜０．０５０インチ（０．２５ｍｍ）の範囲に入っ
ていなければならない。
【００２８】シール要素１８とバックアップリング５２
の他の形状特徴点は、底表面部２２と底表面部５６が、
対向する水平ラインと比較して、０°〜１０°以下の角
度（以下、角度ａと称する）を有している点にある。好
ましくは、角度ａは５°より大であるか又は５°に等し
い。底表面２２が７°を有することが最も好ましい。こ
のような角度は、剪断効果が生じることを防ぎ、かつ要
素１８とバックアップリング５２に対して流体を層流状
態に維持する。角度ａは、よりよい流体境膜制御を提供
することが解っている。
の他の形状特徴点は、底表面部２２と底表面部５６が、
対向する水平ラインと比較して、０°〜１０°以下の角
度（以下、角度ａと称する）を有している点にある。好
ましくは、角度ａは５°より大であるか又は５°に等し
い。底表面２２が７°を有することが最も好ましい。こ
のような角度は、剪断効果が生じることを防ぎ、かつ要
素１８とバックアップリング５２に対して流体を層流状
態に維持する。角度ａは、よりよい流体境膜制御を提供
することが解っている。
【００２９】シール要素１８による構成材料は、ポリ四
フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、高係数プ
ラスチック、構造熱硬化性材料、ポリアミド、ＰＰＳ、
を含む（がこれらに限らない）現存するエラストマーか
ら構造プラスチックへと多岐に渡っており、かつこれら
の材料の種々の化合物をシール要素１８のために利用し
てもよい。
フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、高係数プ
ラスチック、構造熱硬化性材料、ポリアミド、ＰＰＳ、
を含む（がこれらに限らない）現存するエラストマーか
ら構造プラスチックへと多岐に渡っており、かつこれら
の材料の種々の化合物をシール要素１８のために利用し
てもよい。
【００３０】さらに、従来技術で知られるように、接着
剤又は別のタイプの結合材料又は方法により、シール要
素１８を賦活要素１２と接着してもよい。
剤又は別のタイプの結合材料又は方法により、シール要
素１８を賦活要素１２と接着してもよい。
【００３１】本発明は好適な構成を有するように記載し
てきたが、本発明は本開示の精神及び特許請求の範囲内
でさらに変更することができる。よって、本出願は、あ
らゆる変形、使用、又は本発明の概略原理を使用した適
用を包含することを意図している。さらに、本出願は、
公知範囲内で生じ、又は本発明が属しかつ本特許請求の
範囲の制限内に入る技術における独自の実施といった本
開示による想起を包含することを意図している。
てきたが、本発明は本開示の精神及び特許請求の範囲内
でさらに変更することができる。よって、本出願は、あ
らゆる変形、使用、又は本発明の概略原理を使用した適
用を包含することを意図している。さらに、本出願は、
公知範囲内で生じ、又は本発明が属しかつ本特許請求の
範囲の制限内に入る技術における独自の実施といった本
開示による想起を包含することを意図している。
【図１】 本発明の教示による環状シールの一実施形態
の断面図である。
の断面図である。
【図２】 本発明の教示により構成された環状シールの
別の実施形態の断面図である。
別の実施形態の断面図である。
【図３】 本発明の教示により構成された環状シールの
さらに別の実施形態の断面図である。
さらに別の実施形態の断面図である。
８ 環状シール １２ エラストマー賦活要素 １８ シール部材 ２４ シール頂部 ５２ バックアップリング ６０ 可撓性エリア
Claims (20)
- 【請求項１】 弾性材料からなり、かつＯリングといっ
た取り囲む圧力リングにより賦活され、水圧シリンダの
シリンダヘッドとピストンロッドとの間といった静的装
置部材と動的装置部材との間を密閉するための環状シー
ルであって、 前記環状シールは、前記圧力リングを前記移動表面と前
記ハウジング溝の下流側の壁部とから離間させるよう
に、通常の矩形ハウジング溝内に前記圧力リングととも
に装着され、前記シールの外径は前記溝の底部の外径と
一致するか又は前記溝の底部の外径より大きいことを特
徴とするシール。 - 【請求項２】 前記シールの外径は、前記溝の底部の外
径より０ｍｍと１．５０ｍｍの間の長さだけ大きいこと
を特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項３】 前記シールの半径方向高さは、前記ハウ
ジング溝の高さと一致するか又は前記ハウジング溝の高
さよりも大きいことを特徴とする請求項１記載のシー
ル。 - 【請求項４】 前記シールの半径方向高さは、前記ハウ
ジング溝の高さより０％と２５％の間の値だけ大きいこ
とを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項５】 前記シールが１５°より大きな上流側シ
ール角と２°より大きな下流側スリップ角とにより規定
されたシール頂部により配置され、前記頂部は、好適に
は入口と前記スリップ角の交点により構成されるが、僅
か１ｍｍの幅で平坦又は凸形状により構成可能であるこ
とを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項６】 前記シールが４０°より大きな上流側シ
ール角と１０°より大きな下流側スリップ角とにより規
定されたシール頂部により配置され、前記頂部は、好適
な実施形態において、入口と前記スリップ角の交点によ
り構成されるが、僅か０．７５ｍｍの幅で平坦又は凸形
状により構成可能であることを特徴とする請求項１記載
のシール。 - 【請求項７】 前記シールが、４５°と５０°の間の上
流側シール角と、１２°と１７°の間の下流側スリップ
角とにより規定されたシール頂部により配置されたこと
を特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項８】 シール頂部の位置が、設置状態におい
て、前記圧力リングの中心近くに軸方向へ位置決めされ
たことを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項９】 シール本体は、半径方向溝高さ／シール
頂部から前記シールが前記溝の底部と交わる箇所までの
軸方向距離の比が、１．２５を超えるように配置された
ことを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１０】 シール本体は、半径方向溝高さ／シー
ル頂部から前記シールが前記溝の底部と交わる箇所まで
の軸方向距離の比が、１．７５を超えるように配置され
たことを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１１】 前記シールの本体を介してシール頂部
から前記シールの下流側の壁部を規定する半径方向ライ
ンまで真直ぐなラインを引くことができ、かつ第１のラ
インが前記移動部材と少なくとも４０°の角度を形成す
るように、シール本体が配置されることを特徴とする請
求項１記載のシール。 - 【請求項１２】 前記シールの本体を介してシール頂部
から前記シールの下流側の壁部を規定する半径方向ライ
ンまで真直ぐなラインを引くことができ、かつ第１のラ
インが前記移動部材と少なくとも５０°の角度を形成す
るように、シール本体が配置されることを特徴とする請
求項１記載のシール。 - 【請求項１３】 前記半径方向ラインが前記移動表面と
交差する点から下流側にラインを引くことができ、かつ
該ラインがシール本体と接触することなく前記移動表面
と少なくとも７°の角度を形成するように、シールが前
記圧力リングの下流側の端部を通過する半径方向ライン
から配置されることを特徴とする請求項１記載のシー
ル。 - 【請求項１４】 前記半径方向ラインが前記移動表面と
交差する点から下流側にラインが引かれ、かつ該ライン
がシール本体と接触することなく前記移動表面と少なく
とも１４°の角度を形成するように、前記圧力リングの
下流側の端部を通過する半径方向ラインからシールが配
置されることを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１５】 前記半径方向ラインが前記移動表面と
交差する点から下流側にラインが引かれ、かつ該ライン
がシール本体と接触することなく前記移動表面と少なく
とも１８°であって２４°以上ではない角度を形成する
ように、前記圧力リングの下流側の端部を通過する半径
方向ラインからシールが配置されることを特徴とする請
求項１記載のシール。 - 【請求項１６】 支持リングの外径は、前記溝の底部の
外径と一致するか又は前記溝の底部の外径より大きいこ
とを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１７】 支持リングの外径は、０ｍｍと０．７
５ｍｍの間の値だけ、前記溝の底部の外径より大きいこ
とを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１８】 支持リングの半径方向高さが、前記溝
の底部の高さに等しいか又は前記溝の底部の高さよりも
低いことを特徴とする請求項１記載のシール。 - 【請求項１９】 支持リングの内径が、０ｍｍ〜０．５
ｍｍの値だけ前記移動要素を超えていることを特徴とす
る請求項１記載のシール。 - 【請求項２０】 支持リングの内径が、前記移動要素か
ら測って１°より大きいが５°より小さい角度を有する
ことを特徴とする請求項１記載のシール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27052601P | 2001-02-21 | 2001-02-21 | |
| US60/270,526 | 2001-02-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002267021A true JP2002267021A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=23031648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002042292A Pending JP2002267021A (ja) | 2001-02-21 | 2002-02-19 | 一体化バックアップリングによるエラストマー賦活ロッドシール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002267021A (ja) |
| CA (1) | CA2371537C (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1925783A1 (en) | 2006-11-22 | 2008-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Variable stator blade assembly |
| JP2009008238A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nok Corp | 密封装置 |
| JP2010242874A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Nok Corp | 往復動用密封装置 |
| JP2015072063A (ja) * | 2013-09-03 | 2015-04-16 | バル・シール・エンジニアリング・インコーポレイテッドＢａｌ Ｓｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ． | 動的リップを備える弾性シール及び関連方法 |
| KR20170041908A (ko) * | 2014-08-15 | 2017-04-17 | 트렐레보르크 씰링 솔루션즈 저머니 게엠베하 | 댐핑 요소를 갖는 밀봉 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10358895B2 (en) | 2014-12-30 | 2019-07-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Reusable pre-energized backup ring |
-
2002
- 2002-02-14 CA CA 2371537 patent/CA2371537C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-19 JP JP2002042292A patent/JP2002267021A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1925783A1 (en) | 2006-11-22 | 2008-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Variable stator blade assembly |
| US8496430B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Variable stator blade assembly |
| JP2009008238A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nok Corp | 密封装置 |
| JP2010242874A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Nok Corp | 往復動用密封装置 |
| JP2015072063A (ja) * | 2013-09-03 | 2015-04-16 | バル・シール・エンジニアリング・インコーポレイテッドＢａｌ Ｓｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ． | 動的リップを備える弾性シール及び関連方法 |
| KR20170041908A (ko) * | 2014-08-15 | 2017-04-17 | 트렐레보르크 씰링 솔루션즈 저머니 게엠베하 | 댐핑 요소를 갖는 밀봉 장치 |
| CN106795968A (zh) * | 2014-08-15 | 2017-05-31 | 特瑞堡密封系统德国有限公司 | 带有缓冲件的密封布置系统 |
| JP2017526872A (ja) * | 2014-08-15 | 2017-09-14 | トレルボルグ シーリング ソリューションズ ジャーマニー ゲーエムベーハーＴｒｅｌｌｅｂｏｒｇ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ | 減衰要素を有するシール装置 |
| KR102003887B1 (ko) * | 2014-08-15 | 2019-07-25 | 트렐레보르크 씰링 솔루션즈 저머니 게엠베하 | 밀봉 장치, 밀봉 장치를 갖는 쇼크 댐퍼 및 밀봉 장치를 갖는 유압 액츄에이터 |
| US10690213B2 (en) | 2014-08-15 | 2020-06-23 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Seal arrangement with damping element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2371537A1 (en) | 2002-08-21 |
| CA2371537C (en) | 2010-12-21 |
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