JP2018004027A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧時に、密封流体を密封するシールリング２０のはみ出しを確実に防止し、装着溝９０における誤装着を防止する密封装置１０を提供する。【解決手段】密封装置１０は、互いに同心的に配置された二部材間に配置され、二部材のうちの一方の部材８０に設けられた装着溝９０に装着され、ゴム状弾性体よりなるシールリング２０と、シールリング２０の反密封空間Ｂ側に配置されるとともにシールリング２０よりも硬質な樹脂材よりなり、傾斜面６１を有するバックアップリング６０と、を備え、傾斜面６１は、装着溝９０の傾斜底面９１ｂと接触可能であり、シールリング２０は、二部材と摺動自在に接触することで密封空間Ａ側の密封流体を密封するシール本体部３０と、シール本体部３０の反密封空間Ｂ側に設けられ、バックアップリング６０と接触することでシール本体部３０を支持する支持部４０と、が一体に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に係り、例えば、密封流体に高圧を発生する種々の機器に用いられる密封装置に関する。

従来から、密封流体に高圧を発生する種々の機器に用いられる密封装置１００として、図３に示されるようなものが知られている。

この密封装置１００は、外周部材７００の内周面７１０と、その内周側に配置された内周部材８００の外周面８１０との間で密封空間Ａ内の密封流体を密封するもので、ゴム状弾性体で成形され、断面が円形を呈するシールリング２００と、このシールリング２００の反密封空間Ｂ側に配置されるとともにシールリング２００を反密封空間Ｂ側から支持するバックアップリング６００と、を備え、密封装置１００は、内周部材８００の外周面８１０に形成された装着溝９００に装着される。また、シールリング２００は、装着溝９００の円筒面状底面９１０ａと外周部材７００の内周面７１０との間に適宜圧縮された状態で介在されるとともに、装着溝９００の傾斜底面９１０ｂに対応して傾斜する傾斜面６１０を有するバックアップリング６００は、装着溝９００の傾斜底面９１０ｂと外周部材７００の内周面７１０との間に配置される。

かかる密封装置１００によれば、図４に示すとおり、密封空間Ａ側の圧力が高まると、この圧力による軸方向荷重が、シールリング２００を介してバックアップリング６００に作用し、バックアップリング６００は、装着溝９００内を反密封空間Ｂ側へ向けて変位しながら傾斜面６１０が装着溝９００の傾斜底面９１０ｂと摺動して傾斜底面９１０ｂの最浅側へ向けて乗り上がる。これにより、バックアップリング６００の外周面６３０と外周部材７００の内周面７１０との隙間を縮小し、かつ密接するように径方向へ変形することで、反密封空間Ｂ側へのシールリング２００のはみ出しを防止する。

しかし、上述の構成の密封装置１００は、装着溝９００やバックアップリング６００の寸法公差、あるいは、内周部材８００の偏心等によりバックアップリング６００と外周部材７００との間の隙間が大きくなる可能性がある。また、バックアップリング６００は、高圧時にシールリング２００を介して軸方向荷重が作用することで、外周部材７００の内周面７１０との隙間を縮小しようとする。ところが、バックアップリング６００が前記隙間を埋める前に、シールリング２００がバックアップリング６００の外周面６３０と外周部材７００の内周面７１０との間に到達するおそれがある。したがって、高圧時にはシールリング２００の一部がバックアップリング６００と外周部材７００との間の隙間へはみ出してしまうおそれがある。

また、シールリング２００の断面形状は、円形を呈するため、装着溝９００への組み込みの際にシールリング２００がねじれてしまう等による誤装着の可能性が指摘される。

特開平１１−３１５９２５公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、高圧時に、密封流体を密封するシールリングのはみ出しを確実に防止し、かつ、密封装置が内周部材の装着溝に誤装着されることを防止する密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明の密封装置は、互いに同心的に配置された二部材間に配置され、前記二部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に装着される密封装置において、前記密封装置は、ゴム状弾性体よりなるシールリングと、前記シールリングの反密封空間側に配置されるとともに前記シールリングよりも硬質な樹脂材よりなるバックアップリングと、を備え、前記装着溝には、前記二部材間の隙間を密封空間側から反密封空間側へ漸次狭める傾斜底面が前記バックアップリングを装着する部位に形成され、前記バックアップリングは、内周面が前記傾斜底面に対応して傾斜する傾斜面を有し、前記傾斜面は、前記傾斜底面と接触可能であり、前記シールリングは、前記二部材と摺動自在に接触することで密封空間側の密封流体を密封するシール本体部と、前記シール本体部の反密封空間側に設けられ、前記バックアップリングと接触することで前記シール本体部を支持する支持部と、が一体に形成されていることを特徴とする。

また、前記支持部は、軸心を通る平面で切断した断面の形状が矩形であってもよい。

また、前記支持部の径方向の幅は、前記バックアップリングにおけるシールリングとの対向面の径方向の幅よりも小さくてもよい。

また、前記シール本体部と前記支持部との間には、径方向の幅を減少させるくびれ部が形成されていてもよい。

本発明の密封装置によれば、高圧時にシールリングにおけるシール本体部のはみ出しによる破損を確実に防止しつつ、密封性能の低下を防ぐことができる。また、密封装置が内周部材の装着溝に誤装着されることを防止することができる。

本発明の実施形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 本発明の実施形態に係る密封装置に圧力が作用した状態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 従来技術に係る密封装置の一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 従来技術に係る密封装置の一例に圧力が作用した状態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

以下において、本発明の実施形態に係る密封装置１０について図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る密封装置１０を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る密封装置１０に圧力が作用した状態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

本実施形態に係る密封装置１０は、外周部材７０の内周面７１と、その内周側に配置された内周部材８０（請求項における一方の部材に相当）の外周面８１との間で密封空間Ａ内の密封流体を密封するもので、ゴム状弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたシールリング２０と、このシールリング２０の反密封空間Ｂ側（シールリング２０からみて密封空間Ａと反対側の空間）に配置されるバックアップリング６０とからなり、内周部材８０の外周面８１にその軸心Ｏを中心とする環状に形成された装着溝９０に装着される。

内周部材８０の外周面８１に形成された装着溝９０の底面９１は、密封空間Ａ寄りの部分、すなわちシールリング２０の装着位置と対応する部分に円筒面状の円筒面状底面９１ａが形成され、その反対側の端部寄りの部分、すなわちバックアップリング６０の装着位置と対応する部分に反密封空間Ｂ側へ向けて漸次溝深さが浅くなる円錐面状の傾斜底面９１ｂが形成されている。

バックアップリング６０は、シールリング２０よりも硬質の、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又は、ナイロンなどの合成樹脂材料によって成形され、バックアップリング６０の外周面６３は外周部材７０の内周面７１と同心の円筒面をなし、内周面が傾斜面６１となっており、この傾斜面６１は内周部材８０における装着溝９０の傾斜底面９１ｂとほぼ同じ角度のテーパ状の摺接面となっている。

シールリング２０は、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）がＣ字形を呈するシール本体部３０と、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）が矩形を呈する支持部４０と、が一体として成形されている。

シール本体部３０は、装着溝９０における円筒面状底面９１ａと外周部材７０の内周面７１との間に適宜圧縮された状態で介在される。これにより、シール本体部３０は、外周部材７０の内周面７１及び円筒面状底面９１ａと摺動自在に密接することによって、密封空間Ａと、反密封空間Ｂとを分離する。

支持部４０は、シールリング２０の装着状態において反密封空間Ｂ側を向いており、バックアップリング６０に対して密封空間Ａ側、すなわち、シール本体部３０とバックアップリング６０との間に介在される。これにより、支持部４０は、バックアップリング６０の端面６２と当接することでシール本体部３０を反密封空間Ｂ側から支持する。また、支持部４０は、図１に示すようにその径方向の幅βがシール本体部３０の径方向の幅γ及びバックアップリング６０の端面６２の径方向の幅αよりも小さく設定されており、本実施形態では、装着溝９０における円筒面状底面９１ａ及び外周部材７０の内周面７１と支持部４０との間に隙間δ１，δ２が形成されている。

シール本体部３０と支持部４０との間には、周方向に沿って連続し、シールリング２０の内外周両側で径方向へ凹んだくびれ部５０が形成されている。

上述の構成を備える密封装置１０は、まず、シールリング２０とバックアップリング６０を内周部材８０の装着溝９０に装着し、次に、シールリング２０とバックアップリング６０とが装着された内周部材８０を外周部材７０の内周面７１に挿入することにより内周部材８０と外周部材７０との間に装着する。また、図１に示される装着状態において密封空間Ａが高圧になると、図２に示すようにシールリング２０が装着溝９０内を相対的に低圧の反密封空間Ｂ側へ向けて変位することで、シールリング２０における支持部４０の端面４１は、バックアップリング６０における端面６２と当接し、バックアップリング６０にシールリング２０からの軸方向荷重が作用する。その後、バックアップリング６０は、装着溝９０内を反密封空間Ｂ側へ向けて変位しながら、その傾斜面６１が装着溝９０の傾斜底面９１ｂと摺動して傾斜底面９１ｂの最浅側へ向けて乗り上がるので、バックアップリング６０の外周面６３と外周部材７０の内周面７１との対向面間の隙間が縮小される。

したがって、高圧時には、図２に示すように支持部４０の端面４１のみがバックアップリング６０の端面６２と接触するため、シール本体部３０がバックアップリング６０の外周面６３と外周部材７０の内周面７１との間の隙間へはみ出すおそれがない。また、支持部４０がバックアップリング６０の外周面６３と外周部材７０の内周面７１の間の隙間へはみ出したとしても、支持部４０は、密封流体を密封するものではないため、密封装置１０の密封性能に影響がない。よって、高圧時におけるシール本体部３０のはみ出しによる破損を確実に防止しつつ、密封性能の低下を防ぐことができる。

また、図１に示す支持部４０の径方向の幅βは、シール本体部３０の径方向の幅γ及びバックアップリング６０の端面６２の径方向の幅αより小さいため、密封装置１０を外周部材７０の内周面７１に挿入する際に、シールリング２０に生じる挿入抵抗の増大を抑制することができる。特に、本実施形態に係る支持部４０は、装着溝９０における円筒面状底面９１ａとの間に隙間δ１が形成され、外周部材７０の内周面７１との間に隙間δ２が形成されている。したがって、前記隙間δ２によって密封装置１０は、外周部材７０の内周面７１に挿入する際に外周部材７０の内周面７１と干渉しない。よって、本実施形態に係る密封装置１０は、図３に示す従来技術におけるシールリング２００とバックアップリング６００のみを備えた密封装置１００を外周部材の内周面に挿入する際の挿入荷重と同等にすることができる。

また、図１に示すように、本実施形態に係る密封装置１０の断面は、密封空間Ａ側及び反密封空間Ｂ側で非対称となる形状を呈する。したがって、この密封装置１０を内周部材８０における装着溝９０への組み込みの際にシールリング２０がねじれてしまうことによる誤装着のおそれもない。

なお、本実施形態に係る密封装置１０におけるシールリング２０のシール本体部３０、支持部４０、及びくびれ部５０の位置、大きさ、範囲等は密封装置１０を使用する用途、環境に応じて適宜設定される。

１０ 密封装置
２０ シールリング
３０ シール本体部
４０ 支持部
４１ 端面
５０ くびれ部
６０ バックアップリング
６１ 傾斜面
６２ 端面
６３ 外周面
７０ 外周部材
７１ 内周面
８０ 内周部材
８１ 外周面
９０ 装着溝
９１ 底面
９１ａ 円筒面状底面
９１ｂ 傾斜底面
Ａ 密封空間
Ｂ 反密封空間

Claims (4)

1. 互いに同心的に配置された二部材間に配置され、前記二部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に装着される密封装置において、
   前記密封装置は、ゴム状弾性体よりなるシールリングと、前記シールリングの反密封空間側に配置されるとともに前記シールリングよりも硬質な樹脂材よりなるバックアップリングと、を備え、
   前記装着溝には、前記二部材間の隙間を密封空間側から反密封空間側へ漸次狭める傾斜底面が前記バックアップリングを装着する部位に形成され、
   前記バックアップリングは、内周面が前記傾斜底面に対応して傾斜する傾斜面を有し、前記傾斜面は、前記傾斜底面と接触可能であり、
   前記シールリングは、前記二部材と摺動自在に接触することで密封空間側の密封流体を密封するシール本体部と、前記シール本体部の反密封空間側に設けられ、前記バックアップリングと接触することで前記シール本体部を支持する支持部と、が一体に形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置であって、
   前記支持部は、軸心を通る平面で切断した断面の形状が矩形であることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１又は２に記載の密封装置であって、
   前記支持部の径方向の幅は、前記バックアップリングにおけるシールリングとの対向面の径方向の幅よりも小さいことを特徴とする密封装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の密封装置であって、
   前記シール本体部と前記支持部との間には、径方向の幅を減少させるくびれ部が形成されていることを特徴とする密封装置。

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