JP2010144789A - バックアップリングおよび密封装置 - Google Patents

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JP2010144789A JP2008320931A JP2008320931A JP2010144789A JP 2010144789 A JP2010144789 A JP 2010144789A JP 2008320931 A JP2008320931 A JP 2008320931A JP 2008320931 A JP2008320931 A JP 2008320931A JP 2010144789 A JP2010144789 A JP 2010144789A
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Hikari Tadano
Nobuyuki Eguchi
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Abstract

【課題】装着性が向上されたバックアップリングおよび密封装置を提供する。
【解決手段】円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部13を開くように変形されることによって環状溝301に装着可能に構成されるとともに、カット部13が設けられることによって形成される両端部が、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するバックアップリング12において、シール部材が環状溝301に装着される前に、環状溝301に装着されたスペーサと環状溝301の側壁面との間に隙間に組み付けられ、スペーサが取り外されることにより環状溝301に装着されるとともに、スペーサと環状溝301の側壁面との隙間の幅をW、バックアップリング12の幅をH、としたときに、W<2Hを満たすことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、バックアップリングおよびバックアップリングを備えた密封装置に関するものである。
軸と軸孔との間の環状隙間をパッキン等のシール部材によって密封する構成においては、シール部材の一部が環状隙間にはみ出して破損等を生じるのを防止するためにバックアップリングが用いられている。このようなバックアップリングやこれを備えた密封装置、密封構造としては種々の構成が提案されている(特許文献1〜14参照)
図5および図6を参照して、従来例に係るバックアップリングおよびバックアップリングを備えた密封装置について説明する。図5は、従来例に係るバックアップリングおよび密封装置の構成について説明する模式図である。図6は、バックアップリングの装着状態について説明する模式図であり、(a)は正常な装着状態、(b)は正常でない装着状態をそれぞれ示している。
図5に示すように、従来例に係る密封装置100は、ゴム、ウレタン等の弾性体からなるシール部材(パッキン)101によって、ハウジング200に設けられた軸孔201と軸300との間の環状隙間を密封するものである。シール部材101は、軸300の外周面に設けられた環状溝301に装着されており、軸方向の一方側(図の上方側)から圧力を受ける構成となっている。シール部材101が環状隙間にはみ出して破損等を生じるのを防止するために、シール部材101が圧力を受ける側とは反対側(図の下方側)には、バックアップリング102が装着されている。
バックアップリング102は、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)等の硬質の樹脂材等からなる環状部材であり、円周上の一箇所でカットされたような有端状の形状を有している。バックアップリング102は、このカット部103を開くように変形させることにより環状溝301に装着可能に構成されている。
カット部103は、両端部の形状が先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形となるように、側面に対して傾斜したカット面で構成されている。このカット形状により、軸・軸孔間の偏心や温度変化等による周長変化によってカット部が開いたときに、厚みの小さい先端側がシール部材101に押されてカット部103の隙間を埋めるように変形することによって、シール部材101がカット部103の隙間に噛み込まれてしまうことが生じ難い構成となっている。
しかしながら、このカット形状は、両端部の尖った先端が互いに向き合う構成となっているため、バックアップリング102を装着する際に、図6(b)に示すように、両端部が本来の位置からカット面同士が互いに当接しない状態となるように軸方向に互い違いにずれて、両端部が軸方向に重なった状態でカット部103が閉じてしまうことがある。一般的に、バックアップリング102は、シール部材101よりも先に装着される場合が多く、その際、バックアップリング102の幅(高さ)に対して環状溝301の幅が大きく、先端部の軸方向のずれが規制されにくいため、このような誤装着が生じやすい。
また、このように誤った装着状態に気付かずにシール部材101が装着されてしまうと、装着したシール部材101を一旦外してからバックアップリング102を装着し直さなければならず、作業効率が悪いものとなる。また、誤装着に気付かずにそのまま使用され
た場合には、密封装置100の密封性能に支障をきたすおそれがある。
特開2000−046195号公報 特開平11−320440号公報 特開平11−072162号公報 特開平11−315925号公報 特許第3022489号 特開2002−276814号公報 特開2004−028160号公報 特開2007−132497号公報 特開2007−132498号公報 特開2007−257967号公報 特開2008−051285号公報 特開2008−069792号公報 特開2008−121846号公報 WO2006/070568
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、装着性が向上されたバックアップリングおよび密封装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明におけるバックアップリングは、
ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングであって、
円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成されるとともに、前記カット部が設けられることによって形成される両端部が、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するバックアップリングにおいて、
前記シール部材が前記環状溝に装着される前に、前記環状溝に装着されたスペーサと前記環状溝の側壁面との間の隙間に組み付けられ、前記スペーサが取り外されることにより前記環状溝に装着されるとともに、
前記スペーサと前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリングの幅をH、
としたときに、
W<2H
を満たす、
あるいは、
先に前記環状溝に装着された前記シール部材と前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリングの幅をH、
としたときに、
W<2H
を満たすことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と、
該シール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングと、
を備え、
前記バックアップリングは、円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成され、
前記カット部が設けられることによって形成される前記バックアップリングの両端部は、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するように構成されている密封装置において、
前記バックアップリングは、前記シール部材が前記環状溝に装着される前に、前記環状溝に装着されたスペーサと前記環状溝の側壁面との間の隙間に組み付けられ、前記スペーサが取り外されることにより前記環状溝に装着され、
前記スペーサと前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリングの幅をH、
としたときに、
W<2H
を満たす、
あるいは、
前記シール部材は、前記バックアップリングよりも先に前記環状溝に装着され、
前記シール部材と前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリングの幅をH、
としたときに、
W<2H
を満たすことを特徴とする。
このように、バックアップリングの装着スペース、すなわち、スペーサを用いて装着する場合には、スペーサと環状溝の側壁面との間の隙間、シール部材を先に装着する場合には、シール部材と環状溝の側壁面との間の隙間の幅Wが、バックアップリングの幅(高さ)Hの2倍以上の大きさとならないように、各部材の寸法を設定することにより、両端部の先端の位置が本体の正しい位置からずれていない、あるいは、ずれがそれほど大きくない状態の場合でしか、カット部を閉じるように変形することができないように構成することができる。
すなわち、バックアップリング両端部の先端が本来の位置から軸方向に互い違いにずれて、両端付近が軸方向に重なるようにしてカット部が閉じようとしても、装着スペースの幅がバックアップリングの2倍の厚み(幅H)よりも小さいので、カット部を閉じようとするバックアップリングの変形動作が、スペーサまたはシール部材とこれに対向する環状溝の側壁面とによって規制されることになる。したがって、バックアップリングは装着スペースに収まらなくなり外側にはみ出すことになるので、これにより、カット部が正しく閉じていない、すなわち、バックアップリングが正しい装着状態にないことを容易に知ることができる。
したがって、シール部材を装着する前にバックアップリングの装着状態を正すことができ、あるいは、誤った装着状態でバックアップリングがシール部材と環状溝の側壁面との間に装着されることがなくなり、バックアップリングおよび密封装置の装着作業の作業性が向上される。
前記バックアップリングの両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態で前記カット部が閉じられようとしたときに、前記カット部を閉じようとする変形動作が前記環状溝の側壁面およびこれに対向する前記スペーサの側面によって規制され、前記両端部の先端の間に周方向の隙間が形成されるとよい。
これにより、カット部を開き直さなくても両端部の先端の位置を互いに干渉させずに正
しい位置に直すことができる。したがって、バックアップリングの装着状態を容易に正すことが可能となり、バックアップリングおよび密封装置の装着作業の作業性をさらに向上させることができる。
前記スペーサは、2以上の部材に分割可能に構成されているとよい。
以上説明したように、本発明により、装着性を向上することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
図1〜図3を参照して、本発明の実施例1に係るバックアップリングおよび密封装置について説明する。図1は、本実施例に係る密封装置の構成について説明する模式図である。図2は、本実施例に係る密封装置の寸法関係について説明する模式図である。図3は、本実施例に係るバックアップリングの装着時の様子を説明する模式図である。
図1に示すように、本実施例に係る密封装置10は、シール部材としてのパッキン11と、バックアップリング12とを備えており、ハウジング200の軸孔201と該軸孔201に挿通される軸300との間の環状隙間を密封する。密封装置10は、軸方向の一方側(図の上方側)から圧力を受ける構成となっており、圧力を受ける側から順にパッキン11とバックアップリング12が配置され、軸300の外周面に設けられた環状溝301に装着される。
パッキン11は、ゴム、ウレタン等の弾性体からなる環状部材であり、その内外周両側から軸方向一方側に向かって略軸方向に延びるシールリップを有している。パッキン11は、外周側に設けられたシールリップが軸孔201の内周面に密着し、内周側に設けられたシールリップが環状溝301の溝底面に密着することにより軸孔201と軸300との間の環状隙間を密封している。
また、パッキン11の内外周のシールリップの間は、軸方向一方側に開口する溝のような形状を呈しており、軸方向一方側から作用する圧力によって各シールリップの密着力が高められるように構成されている。また、各シールリップの先端にはそれぞれ蓄圧破損防止のための切り欠き部が設けられている。
バックアップリング12は、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)等の硬質の樹脂材等からなる環状部材である。バックアップリング12は、圧力を受けたパッキン11の一部が環状隙間にはみ出す等して破損等を生じるのを防止するために、パッキン11の軸方向他方側(図の下方側)、すなわち、パッキン11が圧力を受ける側とは反対側に配置される。
バックアップリング12は、円周上の一箇所でカットされたような有端状の形状を有しており、このカット部13を開くように変形させることで環状溝301に装着可能に構成されている。このようなカット部13を備えたバックアップリング12は、略C字状の予めカット部が形成された状態の成形品を作成し、カット部が閉じるように癖付けすることで製作してもよいし、リング状の成形品を作成し、その円周上の一箇所を専用の治具等を
用いて実際に切断することで製作してもよい。
カット部13のカット面13a、13bは、カット部13が設けられることによって形成されるバックアップリング12の両端部の形状が、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形となるように、軸に垂直な側面に対して傾斜した面となっている。このカット形状により、軸・軸孔間の偏心や温度変化等によるバックアップリング12の周長変化によってカット部13が開いたり閉じるとき、すなわち、バックアップリング12の両端部が周方向に互いに接近したり離間するときに、厚みの小さい先端側がシール部材11に押されてカット部13の隙間を埋めるように変形することによって、カット部13(カット面)の接触(接続)状態が維持されシール部材11がカット部13の隙間に噛み込まれてしまうことが生じ難くなっている。
以上のように構成された密封装置10の環状溝301への装着は、パッキン11よりも先にバックアップリング12の装着が行われる。本実施例に係るバックアップリング12は、予め環状溝301に装着されたスペーサ14と環状溝301の側壁面との間の隙間に組み付けることにより、環状溝301への装着が行われる。バックアップリング12が装着された後、スペーサ14は環状溝301から取り外されバックアップリング12だけが環状溝301に装着された状態となる。その後、バックアップリング12と環状溝301の側壁面との間にパッキン11が装着されることにより密封装置10の環状溝301への装着が完了する。なお、詳しい図示は省略するが、スペーサ14は環状溝301への着脱を容易にするために2以上の部材に分割可能に構成されている。
図2に示すように、本実施例では、
スペーサ14と環状溝301の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリング12の幅(高さ)をH
としたときに
W<2H
を満たすように、バックアップリング12やスペーサ14の(軸方向における)幅寸法が設定されている。この寸法設定により、バックアップリング12の装着スペースがバックアップリング12の厚みの2倍以上の大きさとならないように構成されている。これにより、バックアップリング12の両端部の先端の位置が本体の正しい位置からずれていない状態、あるいは、ずれがそれほど大きくない状態の場合でしか、カット部13を閉じるように変形することができないようにすることができる。
すなわち、図3に示すように、バックアップリング12のカット部13を閉じる際に、両端部の先端が本来の位置からカット面13a、13bが互いに当接しない状態となるように軸方向に互い違いにずれて、両端付近が軸方向に重なるようにしてカット部13が閉じようとしても、装着スペースの幅Wがバックアップリングの2倍の厚み(幅H)よりも小さいので、カット部13を閉じようとするバックアップリング12の変形動作が、スペーサ14とこれに対向する環状溝301の側壁面とによって規制されることになる。これにより、バックアップリング12は装着スペースに収まらなくなり、環状溝301の外側に大きくはみ出す部分が生じることになる。したがって、バックアップリング12がこのような状態となることにより、カット部13が正しく閉じていない、すなわち、バックアップリング12が正しい装着状態にないことを容易に知ることができる。
このように、パッキン11を装着する前にバックアップリング12の装着状態を正すことができるので、バックアップリング12が誤った装着状態のままパッキン11が装着されてしまった場合に装着作業を最初からやり直すことになってしまうことが防止され、バックアップリング12および密封装置10の装着作業の作業性の向上を図ることができる。また、誤った装着状態のまま使用されて密封装置10の密封性能に支障をきたしてしま
うことも防止される。
また、図3に示すように、本実施例では、バックアップリング12の両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態でカット部13が閉じられようとして、カット部13の閉じ動作が環状溝301の側壁面とこれに対向するスペーサ14の側面とによって規制されたときに、バックアップリング12の両端部の先端の間に周方向の隙間gが形成されるように構成されている。このように隙間gが形成される構成は、上記WやH等を適宜設定することによって構成することができる。
隙間gが形成されることにより、バックアップリング12の両端部の先端の軸方向の位置を、互いに干渉させることなく、容易に元の正しい位置に戻すことが可能となる。したがって、カット部13を開き直さなくてもバックアップリング12の装着状態を容易に正すことが可能となり、バックアップリング12および密封装置10の装着作業の作業性をさらに向上させることができる。
(実施例2)
次に、図4を参照して、本発明の実施例2に係るバックアップリングおよび密封構造について説明する。図4は、本実施例に係る密封装置の寸法関係について説明する模式図である。なお、上記実施例1と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
バックアップリング12の装着方法は、上記実施例1のように、リップパッキン11よりも先にスペーサ14を用いて装着する方法に限られるものではない。
本実施例に係るバックアップリング12および密封構造10は、シール部材としてのパッキン11をバックアップリング12よりも先に軸300の環状溝301に装着する装着方法を採用している。すなわち、バックアップリング12は、環状溝301に装着されたパッキン11と環状溝301の側壁面との間の隙間に装着されることになる。
また、本実施例では、バックアップリング12の装着スペース、すなわち、環状溝301に装着されたパッキン11と環状溝301の側壁面との間の隙間の幅が、バックアップリング12の厚みの2倍以上の大きさとならないように、実施例1と同様の以下の寸法条件を満たすように構成されている。
すなわち、図4に示すように、本実施例では、
先に環状溝301に装着されたパッキン11と環状溝301の側壁面との隙間の幅をW、
バックアップリング12の幅をH、
としたときに、
W<2H
を満たす。
また、本実施例においても、実施例1と同様、バックアップリング12の両端部の先端がカット面13a、13bが互いに当接しない状態となるように軸方向に互い違いにずれた状態でカット部13が閉じられようとして、カット部13の閉じ動作が環状溝301の側壁面とこれに対向するパッキン11の側面とによって規制されたときに、バックアップリング12の両端部の先端の間に周方向の隙間gが形成されるように構成されている。このように隙間gが形成されるような構成は、上記WやH等を適宜設定することによって構成することができる。
以上のように構成された本実施例に係るバックアップリング12および密封装置10は
、上記実施例1におけるスペーサ14の代わりとして、シール部材としてのリップパッキン11をバックアップリング12を装着する前に環状溝301に装着する構成となっている。したがって、上述した実施例1と同様の技術的な効果を得ることができるだけでなく、装着作業に必要な部材点数の削減、装着作業における工程数の削減等を図ることができる。
なお、以上各実施例の説明においては、密封装置が軸に設けられた環状溝に装着される構成について説明したが、軸ではなくハウジングの軸孔に設けられた環状溝に装着される構成であっても、本願発明を好適に適用できることはいうまでもない。
また、上記各実施例では、シール部材としてリップパッキンを用いているが、適用可能なシール部材の種類はこれに限られるものではない。例えば、いわゆるOリングや角リング、組合せシール(SPシール)等の他の従来から知られたシール部材であってもよい。
また、上記各実施例では、バックアップリングの断面が略矩形となっているが、矩形以外の断面形状であってもよい。
図1は、実施例1に係る密封装置の構成について説明する模式図である。 図2は、実施例1に係る密封装置の寸法関係について説明する模式図である。 図3は、実施例1に係るバックアップリングの装着時の様子を説明する模式図である。 図4は、実施例2に係る密封装置の寸法関係について説明する模式図である。 図5は、従来例に係るバックアップリングおよび密封装置の構成について説明する模式図である。 図6は、バックアップリングの装着状態について説明する模式図である。
符号の説明
10 密封装置
11 パッキン(シール部材)
12 バックアップリング
13 カット部
200 ハウジング
201 軸孔
300 軸
301 環状溝

Claims (10)

  1. ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングであって、
    円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成されるとともに、前記カット部が設けられることによって形成される両端部が、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するバックアップリングにおいて、
    前記シール部材が前記環状溝に装着される前に、前記環状溝に装着されたスペーサと前記環状溝の側壁面との間の隙間に組み付けられ、前記スペーサが取り外されることにより前記環状溝に装着されるとともに、
    前記スペーサと前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
    バックアップリングの幅をH、
    としたときに、
    W<2H
    を満たすことを特徴とするバックアップリング。
  2. 前記両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態で前記カット部が閉じられようとしたときに、前記カット部を閉じようとする変形動作が前記環状溝の側壁面およびこれに対向する前記スペーサの側面によって規制され、前記両端部の先端の間に周方向の隙間が形成されることを特徴とする請求項1に記載のバックアップリング。
  3. 前記スペーサは、2以上の部材に分割可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバックアップリング。
  4. ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングであって、
    円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成されるとともに、前記カット部が設けられることによって形成される両端部が、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するバックアップリングにおいて、
    先に前記環状溝に装着された前記シール部材と前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
    バックアップリングの幅をH、
    としたときに、
    W<2H
    を満たすことを特徴とするバックアップリング。
  5. 前記両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態で前記カット部が閉じられようとしたときに、前記カット部を閉じようとする変形動作が前記環状溝の側壁面およびこれに対向する前記シール部材の側面によって規制され、前記両端部の先端の間に周方向の隙間が形成されることを特徴とする請求項4に記載のバックアップリング。
  6. ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と、
    該シール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングと、
    を備え、
    前記バックアップリングは、円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カッ
    ト部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成され、
    前記カット部が設けられることによって形成される前記バックアップリングの両端部は、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するように構成されている密封装置において、
    前記バックアップリングは、前記シール部材が前記環状溝に装着される前に、前記環状溝に装着されたスペーサと前記環状溝の側壁面との間の隙間に組み付けられ、前記スペーサが取り外されることにより前記環状溝に装着され、
    前記スペーサと前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
    バックアップリングの幅をH、
    としたときに、
    W<2H
    を満たすことを特徴とする密封装置。
  7. 前記バックアップリングの両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態で前記カット部が閉じられようとしたときに、前記カット部を閉じようとする変形動作が前記環状溝の側壁面およびこれに対向する前記スペーサの側面によって規制され、前記両端部の先端の間に周方向の隙間が形成されることを特徴とする請求項6に記載の密封装置。
  8. 前記スペーサは、2以上の部材に分割可能に構成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の密封装置。
  9. ハウジングに設けられた軸孔と該軸孔に挿通される軸のいずれか一方の周面に設けられた環状溝に装着されるシール部材と、
    該シール部材と前記環状溝の側壁面との間に挟まれるように前記環状溝に装着されるバックアップリングと、
    を備え、
    前記バックアップリングは、円周上の一箇所でカットされたような形状を有し、該カット部を開くように変形されることによって前記環状溝に装着可能に構成され、
    前記カット部が設けられることによって形成される前記バックアップリングの両端部は、先端に向かうほど軸方向における厚みが小さくなる尖形形状を有するように構成されている密封装置において、
    前記シール部材は、前記バックアップリングよりも先に前記環状溝に装着され、
    前記シール部材と前記環状溝の側壁面との隙間の幅をW、
    バックアップリングの幅をH、
    としたときに、
    W<2H
    を満たすことを特徴とする密封装置。
  10. 前記バックアップリング両端部の先端が軸方向に互い違いにずれた状態で前記カット部が閉じられようとしたときに、前記カット部を閉じようとする変形動作が前記環状溝の側壁面およびこれに対向する前記シール部材の側面によって規制され、前記両端部の先端の間に周方向の隙間が形成されることを特徴とする請求項9に記載の密封装置。
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