JP2014513246A - コイル巻きフェルト・シール(cfs)でシールされた液圧シリンダのピストン - Google Patents
コイル巻きフェルト・シール(cfs)でシールされた液圧シリンダのピストン Download PDFInfo
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Abstract
液圧シリンダのピストンおよびピストン・ロッドに、ゴム製Oリングに代えてコイル巻きフェルト・シール(CFS)がシリンダのシールのために嵌着される。結果としてもたらされるピストン‐シリンダの機械的デバイスは、より単純な構造を有し、多重ゴム製Oリングを伴うことなく構成要素数がより少なく、耐久性が向上し、極限温度の許容度、強化された内部圧力適応力、ピストン‐シリンダ摩擦の低減に起因する力損の低減、および有意に低減された漏れを伴ってより高い性能を有する。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
(国内優先権の主張)
本件出願は、2011年2月25日に出願された米国特許仮出願第61/446,502号に対する優先権を米国特許法第119条の定めにより主張するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
本件出願は、2011年2月25日に出願された米国特許仮出願第61/446,502号に対する優先権を米国特許法第119条の定めにより主張するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
(関連出願に対するクロスリファレンス)
本件出願は、2006年4月7日に出願された韓国特許出願第10−2006−0031762号に関連するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
本件出願は、2006年4月7日に出願された韓国特許出願第10−2006−0031762号に関連するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
現在の請求の範囲に記載されている発明は、ピストン・テクノロジに関し、より詳細に述べれば、ピストンとシリンダのシール・メカニズムに関する。
ピストンは、往復運動エンジン、往復運動ポンプ、気体圧搾機、空気圧シリンダ、およびそのほかの類似した機械的デバイスの構成要素である。ピストンは、シリンダに入れられる可動構成要素であり、ピストン・リングによって気密または流体密に作られる。
伝統的にピストンおよびシリンダ内のピストン・ロッドのシールは、ゴム製Oリングによって行なわれている。ゴム製Oリングによってピストンおよびピストン・ロッドの効果的なシールを達成するためには、ゴム製Oリングが特定範囲の弾性を維持しなければならない。ゴム製Oリングの弾性は、シール機能を行なう上で欠くことのできない特性である。しかしながら−50℃より低い温度においては、ゴム分子が凍り付きゴム製Oリングの弾性が失われる。また+250℃を超える温度においては、ゴム分子が炭素と結び付いて同様に弾性が失われる。したがって、ゴム製Oリングによりシールされるピストンは、通常、−50℃と+250℃の間の周囲温度範囲の下に動作するべく設計される。
ゴム製Oリングの使用はまた、液圧シリンダの最大内部圧力も制限する。ゴムは、450kg/cmを超える内部圧力に曝されると、シリンダ壁とピストンの間のギャップから絞り出されてくる。したがって、ゴム製Oリングによりシールされるピストン−シリンダは、通常、450kg/cmを超えない内部圧力で動作するべく設計される。
温度および圧力の限界を克服する1つの既存のテクニックは、複数のOリング設計の使用である。その種の設計においては、ゴム製Oリングがシール機能を提供する一方で、シリンダの高い内部圧力に耐えるためにピストンおよびピストン・ロッド上で1つまたは複数の補助リングが使用される。またゴム製Oリングの動作寿命を延長するために、グラスファイバ強化フェノール樹脂等の硬質ポリマから作られる摩耗リングによるシール用のゴム製Oリングの相補も行なわれる。リングとシリンダ壁の間の摩擦を小さくするためにそのほかの硬質ポリマ・リングが使用されることもある。合計すると16に上る機能の異なるOリングが存在することもあり、複雑な機械的構造をもたらし、コストの高い込み入った製造プロセスが要求される可能性がある。
その種の多重ゴム製Oリング設計の1つが図2に図解されている。この液圧シリンダ・アッセンブリの断面図に示されているとおり、機能の異なる11のOリングがピストン・ブロック25上に嵌着されており、機能の異なる5つのOリングがピストン・ロッド・シール・ブロック50に嵌着されている。ピストン・ブロック25上の機能の異なる11のOリングは、保持リング34および44、シール・リング35、36、および43、バックアップ・リング37および42、スリップ・リング38、クッション・リング39および41、摩耗リング40を含む。ピストン・ロッド・シール・ブロック50の5つのOリングは、保持リング45および48、シール・リング46、Uパッキング47、およびダスト・ワイパ49を含む。
シールのための多重ゴム製Oリングの使用は、シリンダ内におけるピストンの高速往復運動の間に非常に大きな摩擦も作り出し、それが力の損失および液圧シリンダの寿命の短縮を引き起こす。これの効果を図解するために、図3にシリンダ内に配置する前およびその後のゴム製Oリングの拡大した詳細を示す。図3の下側の図は、ピストン25のOリング溝内に確保されている2つのゴム製Oリング35および36を示している。両方のゴム製Oリング35および36の断面は、圧縮のない中立状態にあるとき、完全な円を呈する。図3の上側の図は、シリンダ内に配置されたシール用のゴム製Oリングに類似する状態で圧縮された2つのゴム製Oリング35および36を示している。ゴム製Oリングの扁平化はゴムの復元力を発生させ、したがってシリンダ壁24およびピストン25の2つの相対する表面の間にシール機能を提供する。しかしながら、ゴムの復元力は、シリンダ壁24に対する摩擦も生み出す。
現在の請求の範囲に記載されている発明は、前述した性能および製造の欠陥の排除が可能となるように、金属の動的シール・リングを使用する液圧シリンダ−ピストンのシールの設計を提供することをその目的とする。さらに現在の請求の範囲に記載されている発明は、コイル巻きフェルト・シール(CFS)を使用する金属の動的シール・リングの設計を提供することをその目的とする。CFSは螺旋コイル巻き金属シールである。
現在の請求の範囲に記載されている発明の多様な実施態様によれば、液圧シリンダのピストンおよびピストン・ロッドにCFSが嵌着される。結果としてもたらされるピストン−シリンダの機械的デバイスは、より単純な構造を有し、多重ゴム製Oリングを伴うことなく構成要素数がより少なく、耐久性が向上し、極限温度の許容度、強化された内部圧力適応力、ピストン−シリンダ摩擦の低減に起因する力損の低減、および有意に低減された漏れを伴ってより高い性能を有する。
以下、次に挙げる図面を参照して本発明の実施態様をより詳細に説明する。
以下の説明においては、コイル巻きフェルト・シール(CFS)を使用する液圧シリンダ−ピストンのシールの設計を好ましい例として示す。当業者には、本発明の範囲ならびに精神からの逸脱を伴うことなしに追加および/または置き換えを含む修正が行なわれ得ることは明らかになるであろう。特定の詳細は、本発明を不明瞭にすることがないように省略されているが、開示は、過度の実験を伴うことなく当業者がこの中の教示を実施することを可能にするべく記述されている。
図1を参照する。この液圧シリンダ・アッセンブリは、先行技術の11に上る機能の異なるゴム製Oリングに代わって、ピストン・ブロック06に嵌着されるか、またはそれを放射状にきつく取り囲むCFS 08だけを採用している。ピストン・ロッド・シール・ブロック04には、シリンダ内のピストン・ロッド05のシール用に、先行技術の5つに上る機能の異なるゴム製Oリングの代わりに単一のCFS 12が取り付けられている。CFSピストン・ブロック・シール08は、ピストン・ブロック06上にマウントされる。圧縮リング07のばね孔に留められ、そこから突出している圧縮ばね09は、CFSのソース・リングのシリンダ壁との緊密な接触を維持するべくCFSピストン・ブロック・シール08に圧力を提供する。CFSとシリンダ壁の間のきつい接触は、漏れをゼロまたはゼロの近くまで減ずる。
ピストン・ブロック06とピストン・ロッド05の間のシールは、ゴム製Oリング20によって提供される。ボルト10がピストン・ブロック06および圧縮リング07を一緒に保持し、ロッド・ナット11が、ピストン・ブロック06および圧縮リング07をピストン・ロッド05のシリンダ内の端に固定する。
シリンダ01のリンク端02は、結合ボルト17によってシリンダに固定されている。ピストン・ロッド05の結合端03は、結合端03およびピストン・ロッド05の露出端の両方にあるねじ溝15によってピストン・ロッド05に固定されている。
ピストン・ロッド・シール・ブロック04は、結合ボルト16によってシリンダ01の内壁に固定されている。ピストン・ロッド05は、ピストン・ロッド・シール・ブロック04の中心開口内に配置されている。CFSピストン・ロッド・シール12は、ピストン・ロッド・シール・ブロック04の中心開口の内向きに面する側の周囲に取り付けられている。圧縮リング13のばね孔に留められ、そこから突出している圧縮ばね14は、CFSのソース・リングのシリンダ壁との緊密な接触を維持するべくCFSピストン・ロッド・シール12に圧力を提供する。CFSとピストン・ロッド表面の間のきつい接触は、漏れをゼロまたはゼロの近くまで減ずる。
螺旋ばね管型動的回転シールと呼ばれるCFSの1つの実施態様およびそれの例示的な応用が韓国特許出願第10−2006−0031762号の中に述べられている。この書類の付録Aの中にそれの英語翻訳の抜粋が示されている。
以上の本発明の記述は、図解ならびに説明を目的として提供されてきた。それが網羅的であること、あるいは開示された厳密な形で本発明を限定することは意図されていない。当業者には、多くの修正および変形が明らかになるであろう。
実施態様は、本発明の原理ならびにそれの実際的応用をもっとも良好に説明し、それによって当業者が多様な実施態様のため、また、企図されている特定の用途に適した多様な修正を伴う実施態様のために本発明を理解することを可能にするために選択され、かつ説明された。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれの均等概念によって定義されることが意図されている。
(付録A)
ダブテール接合方法によって接合されるC型部分リングを用いて構成される螺旋ばね管型動的回転シール
ダブテール接合方法によって接合されるC型部分リングを用いて構成される螺旋ばね管型動的回転シール
(図面の簡単な説明)
図4:漸加的に接合されるときに接合を強化するオスおよびメスのダブテール接合形状を両端に有する薄い金属シートから打ち抜くことができる部分リング。
図5:漸加的に接合して螺旋巻きの管を組み立てるために、2つの部分リングを重ね合わせて最初の部分リングのオスのダブテールを次の部分リングのメスのダブテール内に挿入する。
図6:金属ストラップ巻き螺旋管であるこの発明の管形状のシールの半加工品。
図7:シールにおける適正な機能を有するべく半加工品の内径および外径の削り出しによって完成されたこの発明の完成された動的シールの部分破断図。
図8:この発明に伴う動的回転シールの原理を説明するための補助の仮想部品を伴った部分リング。
図9:この発明を使用して完成された動的回転シールの例の断面図。
図4:漸加的に接合されるときに接合を強化するオスおよびメスのダブテール接合形状を両端に有する薄い金属シートから打ち抜くことができる部分リング。
図5:漸加的に接合して螺旋巻きの管を組み立てるために、2つの部分リングを重ね合わせて最初の部分リングのオスのダブテールを次の部分リングのメスのダブテール内に挿入する。
図6:金属ストラップ巻き螺旋管であるこの発明の管形状のシールの半加工品。
図7:シールにおける適正な機能を有するべく半加工品の内径および外径の削り出しによって完成されたこの発明の完成された動的シールの部分破断図。
図8:この発明に伴う動的回転シールの原理を説明するための補助の仮想部品を伴った部分リング。
図9:この発明を使用して完成された動的回転シールの例の断面図。
(図4から9の図面内の番号付き部品の説明)
1‐薄い金属シートから打ち抜かれた部分リング。
2‐C型部分リングのダブテール接合のオス端。
3‐C型部分リングのダブテール接合のメス端。
4‐C型部分リングのダブテール接合の結果のダブテール接合ライン。
5‐螺旋トラックに沿った多数のC型部分リングの漸加的な接合によって組み立てられた螺旋ばねの管。
6‐常時シャフトから離して維持するためにシャフト径よりわずかに直径を大きくしたシャフト解放円。
7‐常時シャフトとの接触を維持するためにシャフト径よりわずかに直径を小さくしたシャフト接触円。
8‐常時ハウジングとの接触を維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を大きくしたハウジング接触円。
9‐常時ハウジングから離して維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を小さくしたハウジング解放円。
10‐外径がハウジング接触円であり、内径がシャフト解放円のハウジング・シール層。
11‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト解放円の変位吸収層。
12‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト接触円のシャフト・シール層。
13‐シャフト。
14‐シャフトの回転方向を示す矢印。
15‐リングが広がるときのシャフト・シール・リングの広がる方向を示す矢印。
16‐シャフト・シール・リングの回転をブロックする仮想ピン。
17‐ハウジング。
18‐ハウジングの内径。
19‐保持リングを保持するスナップ・リング溝に挿入されるスナップ・リング。
20‐シール・リング・アッセンブリを保持する保持リング。
21‐シール・リング・アッセンブリのソース・リングを押してシール・リング・アッセンブリ内のすべてのリングを互いに密着させて維持し、リングの間の漏れをブロックする圧縮リング。
22‐圧縮リングに圧縮力を提供する圧縮ばね。
23‐回転シャフトの外径。
24‐完成されたシール・アッセンブリ。
25‐スナップ・リング溝。
1‐薄い金属シートから打ち抜かれた部分リング。
2‐C型部分リングのダブテール接合のオス端。
3‐C型部分リングのダブテール接合のメス端。
4‐C型部分リングのダブテール接合の結果のダブテール接合ライン。
5‐螺旋トラックに沿った多数のC型部分リングの漸加的な接合によって組み立てられた螺旋ばねの管。
6‐常時シャフトから離して維持するためにシャフト径よりわずかに直径を大きくしたシャフト解放円。
7‐常時シャフトとの接触を維持するためにシャフト径よりわずかに直径を小さくしたシャフト接触円。
8‐常時ハウジングとの接触を維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を大きくしたハウジング接触円。
9‐常時ハウジングから離して維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を小さくしたハウジング解放円。
10‐外径がハウジング接触円であり、内径がシャフト解放円のハウジング・シール層。
11‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト解放円の変位吸収層。
12‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト接触円のシャフト・シール層。
13‐シャフト。
14‐シャフトの回転方向を示す矢印。
15‐リングが広がるときのシャフト・シール・リングの広がる方向を示す矢印。
16‐シャフト・シール・リングの回転をブロックする仮想ピン。
17‐ハウジング。
18‐ハウジングの内径。
19‐保持リングを保持するスナップ・リング溝に挿入されるスナップ・リング。
20‐シール・リング・アッセンブリを保持する保持リング。
21‐シール・リング・アッセンブリのソース・リングを押してシール・リング・アッセンブリ内のすべてのリングを互いに密着させて維持し、リングの間の漏れをブロックする圧縮リング。
22‐圧縮リングに圧縮力を提供する圧縮ばね。
23‐回転シャフトの外径。
24‐完成されたシール・アッセンブリ。
25‐スナップ・リング溝。
(詳細な説明)
この発明のカテゴリは、回転圧縮システム内における圧力の上昇時に静止ハウジングと回転シャフトの間に必然的に生じる漏れの動的ブロック・テクノロジに含まれる。
この発明のカテゴリは、回転圧縮システム内における圧力の上昇時に静止ハウジングと回転シャフトの間に必然的に生じる漏れの動的ブロック・テクノロジに含まれる。
ねじ型圧縮システムに使用される動的回転シールは『機械的シール』と呼ばれる。機械的シールは、最小限6つの部品、すなわちステータ・ブロック、ロータ・ブロック、ステータ・ディスク、ロータ・ディスク、ロータ・ディスクばね、およびロータ・ブロック・ディスク・シールからなる。これらの部品のうちのいずれか1つでも故障すれば、全体のシール機能が故障する。ステータ・ディスクおよびロータ・ディスクが、圧力下における接触擦れ合い回転によって実際のシール機能を果たす部品である。これら2つの部品は、高い摩損耐性を有するだけでなく、摩擦も低くなければならない。これらは、最大可能速度における熱を消散できなければならない。
摩擦熱を減らすように接触面積を小さくするため、表面積を調整することは可能であるが、結果として小さい面積はより早い摩損を招く。摩損耐性の高い材料は高い摩擦を有するが、摩擦の低い材料は低い摩損耐性を有する。長い寿命のために摩損耐性の高い材料を用いてそれらを作れば、接触している媒体の質に摩擦熱が影響を及ぼす可能性があり、場合によっては発火する可能性さえある。
機械的シールにおける2つの接触面は圧力下に置かれ、かつ常に擦れ合うため、それらはサブミクロン単位の範囲でさえあるが常時摩損し、摩損を伴うあらゆる瞬間においてサブミクロンの摩損が補償されないときにはそのサブミクロンの摩損の間隙がシール全体の故障を必ず生じさせる。
言い換えると、接触しているディスクのうちの1つ、たとえば回転ディスクが、対になるディスク、たとえば静止ディスクに向かって移動し、摩損を補償しなければならない。このことは、回転ブロックが回転している間に、回転ブロック上において回転ディスクが静止ディスクに向かって軸方向に移動しなければならないことを意味する。回転ディスクは、回転ブロック上を摺動して静止ディスクに向かって継続的に移動できなければならない。したがって、回転ディスクと回転ブロックの間に漏れをブロックするためのもう1つの場所が存在する。
ディスクの摩損による回転ブロック上における回転ディスクの軸方向移動は、年間数ミリ内となる非常にわずかな距離であり、したがって回転ディスクと回転ブロックの間のシールは、より安価なモデルのためには単純なゴム製Oリングによって、より高い性能のためには金属ベローズによって、要件を満たすことが可能であるとされていた。結局のところ、先行技術における回転動的シールの真の問題は、回転ディスクとロータ・ブロックの間のシールであり、接触しているディスクのみではない。
回転ディスクとロータ・ブロックの間に挿入されるゴム製Oリングは、高温の媒体内で焼かれ、高圧の媒体の下に押し出され、腐食性の媒体に冒されるがそれを省く方法が存在しない。
金属ベローズはより高価であり、場合によってはそれが機械的シール全体の3倍に達し、しかも金属ベローズは複雑な構造であり、そのことが、精密機械において非常に重要となる薄くてコンパクトな設計を妨げる。
最終的な目標は、コンパクトであり、よりシール性能が高く、メンテナンスがより安価であり、かつ負担が軽い単一ピースの回転動的シールを作ることであり、一方、一般に機械的シールと呼ばれる先行技術の回転動的シール・システムは、非常に多くの部品を有し、必然的に相互に関連した複雑な構造となり、より製造コストが高く、よりメンテナンス・コストが高く、しかもより寿命が短い。
図4は、この発明の基本ソース・リングであるC字形の部分リング(1)を示している。部分リング(1)は、シート材料からプレスにより打ち抜くか、またはレーザ・カッティングまたはワイヤ・カッティング等の輪郭カッティング・プロセスによって作り、部分リング(1)の2つの面を完全に平行にしなければならない。C字形の部分リング(1)は、部分的なリングが、部分リング(1)の2つの端に形成されたオスのダブテール(2)とメスのダブテール(3)によって漸加的に接合されるようにリングの一部が切り取られた形に作られたリングである。切り取られる角度の値は、相応じて直径とともに決定される必要がある。
図5は、最初の部分リング(1)のオスのダブテール(2)および次の部分リング(1)のメスのダブテール(3)によって2つの部分リング(1)を漸加的に接合する方法を示している。
図6は、部分リング(1)を漸加的に接合することによって完成された螺旋ばねの管(5)を示しており、それらのダブテール接合ライン(4)は、接合の後に溶接または蝋付けによって恒久的に固定されなければならない。完成された螺旋ばねの管(5)の始点にはオスのダブテール(2)が示され、終点にはメスのダブテール(3)が示されている。部分リング(1)を漸加的に接合することによって螺旋ばねの管(5)を構成するとき、ダブテール接合ライン(4)が部分リング(1)の切り取り角度と等しい量でシフトされて管表面上に分散されることになり、したがって弱い接合点の重なり合いを避けて適切にダブテール接合ライン(4)が管表面上に分散される。
図7は、この発明の完成されたシール・リングであるシール・アッセンブリ(24)の部分破断図を示している。シール・アッセンブリ(24)は、内径および外径の削り出しにより、螺旋ばねの管(5)の内側に2つ、その外側に2つ、合せて4つの異なる直径を作ることによって完成される。シール・アッセンブリ(24)の内側の直径のうちの小さい方の直径はシャフト接触円(7)と呼ばれ、シール・アッセンブリ(24)の内側にシャフト(13)が挿入されたときにシャフト(13)と常に緊密に接触するようにシャフトの外径(23)より約0.5%小さく作られる。シール・アッセンブリ(24)の内側の直径のうちの大きい方の直径はシャフト解放円(6)と呼ばれ、シャフト解放円(6)がシャフトの外径(23)と接触することが常時防止されるように、シャフトの外径(23)よりわずかに大きく作られる。シール・アッセンブリ(24)の外側の直径のうちの大きい方の直径はハウジング接触円(8)と呼ばれ、シール・アッセンブリ(24)がハウジング(17)の内側に組み付けられたときにハウジング接触円(8)がハウジングの内径(18)と常に緊密な接触を維持するようにハウジングの内径(18)より約0.5%大きく作られる。シール・アッセンブリ(24)の外側の直径のうちの小さい方の直径はハウジング解放円(9)と呼ばれ、ハウジング解放円(9)がハウジングの内径(18)と接触することが常時防止されるように、ハウジングの内径(18)よりわずかに小さく作られる。これら4つの異なる直径の円を作る目的は、シール・アッセンブリ(24)内に3つの異なる機能層を組み込むことである。第1の層はハウジング・シール層(10)と呼ばれ、外径がハウジング接触円(8)であり、内径がシャフト解放円(6)のハウジング・シール・リングの積層である。ハウジング・シール層の機能は、ハウジングの内径(18)とシール・アッセンブリ(24)の間における漏れをブロックすることであり、最適シール性能のための層を構成するリングの数は、設計者により種々のサイズに従って決定される必要がある。第2の層はシャフト・シール層(12)と呼ばれ、外径がハウジング解放円(9)であり、内径がシャフト接触円(7)のシャフト・シール・リングの積層である。シャフト・シール層の機能は、シャフトの外径(23)とシール・アッセンブリ(24)の間における漏れをブロックすることであり、最適シール性能のための層を構成するリングの数は、設計者により種々のサイズに従って決定される必要がある。第3の層は変位吸収層(11)と呼ばれ、外径がハウジング解放円(9)であり、内径がシャフト解放円(6)の懸垂リングの積層である。変位吸収層(11)は、ハウジング・シール層(10)とシャフト・シール層(12)の間に作られ、シャフトの偏心振動を吸収し、また使用に伴う摩損によるシステム全体の寸法変化も吸収する。
図8は、この発明のシールの原理を示している。これら3つの異なる機能層が金属ストラップの1本の鎖の上に構成されていることから、シール・アッセンブリ(24)上の任意の点に加えられた力は、即座にシール・アッセンブリ(24)全体に影響を及ぼす。シール・アッセンブリ(24)がハウジング(17)の内側に強引に挿入されると、シール・アッセンブリ(24)の最外側の直径がハウジングの内径(18)より0.5%大きく作られるハウジング接触円(8)であることから、ハウジング(17)の内側にシール・アッセンブリ(24)がきつく捕らえられる。ハウジング・シール層(10)がハウジング(17)にきつく捕らえられることから、全体のシール・アッセンブリ(24)がハウジング(17)内に捕らえられ、したがってシャフト・シール層(12)も捕らえられる。シール・アッセンブリ(24)の最内側の直径は、シャフト・シール層(12)の内径であり、それがシャフトの外径(23)より約0.5%小さく作られるシャフト接触円(7)であることから、シャフト(13)が強引にシャフト・シール層(12)内に挿入されると、全体のシャフト・シール層(13)がシャフト(13)にきつく貼り付かなければならない。シャフト(13)が回転を開始すれば、シャフト・シール層(12)もまたシャフト(13)とともに回転を開始するが、ハウジング(17)内にきつく捕らえられているハウジング・シール層(10)がシャフト・シール層(12)の回転を防止する。
この状態は、シャフト・シール層(12)のうちの1つの部分リングがシャフト(13)の回転力によって回転を開始しようとしているところを示し、ハウジング・シール層(10)の制止作用が仮想ストップ・ピン(16)によって示されている図8と同じである。シャフト接触円(7)はシャフトの直径(23)を保持しているが、ストップ・ピン(16)がリング(12)の回転を妨げている一方でシャフト(13)が矢印(14)の方向に回転を開始するため、シャフト接触円(7)とシャフトの直径(23)の間の摩擦力が部分リング(12)を矢印(15)の方向に開く力に変換される。部分リング(12)が矢印(15)の方向の力によって開くと、リング(12)とシャフト(13)の間の接触が壊れ、言い換えるとその段階においてはそれ以上の接触が残存しなくなる。接触がなくなることは摩擦力が発生しなくなることを意味し、したがってリング(12)の開きが終了してそれのオリジナルの位置にはね戻る。リング(12)がオリジナルの位置に戻ることは、リング(12)とシャフト(13)の接触を意味し、次の段階で摩擦力がリング(12)を再び開く。リング(12)とシャフト(13)の間の開きは、開きの値がいかに小さくとも接触を取り除くに充分な距離であれば開きは開きであることから、数百万分の1ミリメートルとなり得る。したがって、リング(12)の開閉は秒当たり数百万回生じる可能性があり、言い換えると開きの間隙もまた数百万分の1ミリメートルとなり得て数百万分の1秒間に何かが漏れることは可能でない。この状態は、リング(12)とシャフト(13)の接触がシャフト(13)の回転の間にわたって実質的に壊されることがないことから、単純なゴム製Oリングの静的なシールと同じである。この状況は、螺旋ばねと、そのばねの内側に挿入される回転する丸い棒の間に生じる独特の現象であり、その状態は、接触非接触状態と呼ぶべきであろう。この接触非接触現象は、かなり以前より螺旋ばね一方向クラッチに利用されているが、動的シールにおけるこの現象の利用はこの発明が最初である。
図9は、シール・アッセンブリ(24)を使用する完成された動的回転シールの破断図を示した代表的な図である。シリンダ(17)の内側においてシール・アッセンブリ(24)を保持する、保持リング(20)およびスナップ・リング溝(25)に嵌め込まれるスナップ・リング(19)を含めた何らかの手段が存在しなければならない。また圧縮リング(21)が、圧縮リング(21)に形成された孔内に挿入される圧縮ばね(22)のばね反力によってソース・リングをまとめて押圧し、ソース・リングの間の漏れをブロックするために備えられている。
Claims (4)
- 内壁を有するシリンダと、
ピストン・ブロックおよびピストン・ロッドを包含するピストンを包含し、
それにおいて前記ピストン・ブロックは、前記シリンダの内側に配置される前記ピストン・ロッドの第1の端に取り付けられ、
前記ピストン・ブロックは、1つまたは複数の金属の動的シール・リングによって放射状にきつく取り囲まれており、
前記1つまたは複数の金属の動的シール・リングは、前記シリンダの前記内壁と緊密に接触し、前記ピストンにシール機能を提供する、
液圧シリンダ・アッセンブリ。 - 前記金属のシール・リングは、コイル巻きフェルト・シール(CFS)である、請求項1に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。
- さらにピストン・ロッド・シール・ブロックを包含し、
それにおいて前記ピストン・ロッド・シール・ブロックは、前記ピストン・ロッド・シール・ブロックの中心開口に前記ピストン・ロッドが配置されて前記シリンダの前記内壁に固定され、
前記ピストン・ロッド・シール・ブロックの前記中心開口の内向きに面する側の周囲に1つまたは複数の金属の動的シール・リングが取り付けられており、
前記1つまたは複数の金属の動的シール・リングは、前記ピストン・ロッドの表面と緊密に接触し、前記ピストンにシール機能を提供する、
請求項1に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。 - 前記金属のシール・リングは、コイル巻きフェルト・シール(CFS)である、請求項3に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。
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