JP2019158102A - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外周側に開口する装着溝にも、内周側に開口する装着溝にも装着することができる密封装置を得ること。【解決手段】円環状のラバーシール111とその周面に沿って配置された円環状の樹脂シール131とを組み合わせた密封装置101は、樹脂シール131の一部を軸方向に重なり合うステップ状に分割するカット部151を有しており、このカット部151は、分割された互いに対面する端面154Aaと154Bb、端面154Abと154Ba同士の組を有する二箇所のそれぞれで、一方の組の端面154Aa,154Bbと、もう一方の組の端面154Ab,154Baとを放射方向に対して同一方向に傾斜させている。ラバーシール111と密接する側の樹脂シール131の周面は、シール面132に対して軸方向に傾斜している。【選択図】図1
Description
本発明は、円環状のラバーシールと樹脂シールとを組み合わせた密封装置に関する。
ゴム状弾性体の断面を圧縮変形させて密封を行うスクイーズパッキンと呼ばれる密封装置には、ラバーオンリータイプの他、シール面に樹脂材を設けたものもある。このような密封装置は、円環状のラバーシールと樹脂シールとを組み合わせており、相対的に摺動運動をする二つの部材の間を密封する。樹脂リングは、二つの部材のうちの一方である摺動側の部材に密接するように配置され、摺動抵抗を低減する。
ラバーシールと樹脂シールとを組み合わせた構造の密封装置は、例えば特許文献1、2に記載されている。
図8は、特許文献1、2に記載されているような密封装置を例示している。この密封装置1は、円環状のラバーシール2と樹脂シール3とを組み合わせており、密封を要する二つの部材のうちの一方の部材に設けた装着溝4に装着されている。装着溝4を設けた一方の部材は、例えばハウジング5aであり、もう一方の部材は、例えばハウジング5aにスライド移動自在に収納されたロッド5bである。
樹脂シール3は、低摩擦性と耐摩耗性とに優れた例えばPTFE等の樹脂を材料として成形されたもので、ロッド5bに摺動する側に配置されている。したがってラバーシールを圧縮変形させるという構造上、どうしてもシール面の接触圧が大きくなるスクイーズパッキンにあって、密封対象物に対する摺動抵抗を低減することができる。
その一方で、摺動面に設ける樹脂シールして、図8に示す樹脂シール3のような無端円環状のものを用いると、その装着作業が難しくなり、装着治具の使用が必要になってしまうこともある。このような装着作業の困難性は、樹脂シールが小径になればなるほど顕著になる。
そこで従来、図9に示すように、樹脂シール3にカット部6を設け、装着時に樹脂シール3の径を縮小させることができるようにした密封装置が実用化されている。ところがこの場合、カット部6を図9に示すようなストレートカットにすると、カット部6の隙間の中にラバーシール2がはみ出して破損することがあり、また密封する流体をリークさせてしまう。
特許文献2に記載されている密封装置は、樹脂シール3のカット部6をV字形状のステップカットにすることで、これらの問題を解決している。
つまりカット部6は、図10(a)及び図11(a)に示すように、軸方向にV字形状で重なり合うようなステップ状に樹脂シール3を分割している。重なり合う部分は、図10(b)及び図11(b)(c)に示すように、扇形に形成された二つのオーバーラップ部7A,7Bである。オーバーラップ部7A,7Bは、樹脂シール3の外周側では扇形に開いた形状となり、内周側では一直線上に収束している。したがってカット部6は、樹脂シール3の外周側から見るとステップカットのように見え(図10(a)参照)、内周側から見るとストレートカットのように見える(図10(c)参照)。
図11(b)に示すように、オーバーラップ部7A,7Bのそれぞれは、互いに密接する扇形のオーバーラップ面8A,8Bを備え、周方向上の二個所で互いに対面する二組の端面9Aa,9Bbと端面9Ba,9Abとを有している。オーバーラップ部7A,7Bが正しく重なり合ったとき、オーバーラップ面8A,8Bは互いに密接し、端面9Aaと9Bb、そして端面9Baと9Abも互いに密接する。これによって流体に対する密封性が確保される。
図10(a)〜(c)及び図11(a)〜(c)に示すカット部6が有している改善点は、外周側に開口する装着溝への装着はできても、内周側に開口する装着溝への装着をすることができないという点である。
つまりカット部6は、オーバーラップ面8A,8Bが互いに密接し、互いに対面する端面9Aaと9Bb、そして端面9Baと9Abも互いに密接したとき、はじめて密封性を発揮する。このため樹脂シール3の最小径は、端面9Aaと9Bbとが密接し、端面9Baと9Abとが密接する位置によって規定される。
その一方で、図12に示すように、内周側に開口する装着溝、例えば図8に例示するような装着溝4に密封装置1を装着するには、カット部6で分離されたオーバーラップ部7A,7Bのうちの一方、例えばオーバーラップ部7Aを内周側に変位させ、樹脂シール3の径を縮小せざるを得ない。内周側に変位させたオーバーラップ部7Aは、密封装置1を装着溝4に装着した後、元の位置に戻される。図12中、下向きの矢印はオーバーラップ部7Aを内周側に変位させる方向、上向きの矢印はオーバーラップ部7Aの復元方向をそれぞれ示している。
ところが図12に示すように、内周側に変位させたオーバーラップ部7Aを元の位置に戻そうとすると、その外周面がもう一方のオーバーラップ部7Bの内周面に干渉してしまい、戻すことができなくなってしまう。
そこで装着溝4への装着時、オーバーラップ面8A,8B同士は互いに密接させつつ、互いに対面する端面9Aaと9Bb、そして端面9Baと9Abとを離反させるように各部の寸法を定めることも考えられる。ところがこの場合にはオーバーラップ部7A,7Bにリーク経路が形成されてしまい、密封する流体のリークを招く。
本発明の課題は、外周側に開口する装着溝にも、内周側に開口する装着溝にも装着することができる密封装置を得ることである。
本発明の密封装置は、円環状のラバーシールと、前記ラバーシールの周面に沿って配置されてこのラバーシールと反対側の周面をシール面とする円環状の樹脂シールと、前記樹脂シールの一部を軸方向に重なり合うステップ状に分割し、分割された互いに対面する端面同士の組を有する二箇所の領域のそれぞれで、一方の組ともう一方の組の前記端面を放射方向に対して同一方向に傾斜させたカット部と、を備えることによって上記課題を解決する。
本発明によれば、カット部は、一方の組ともう一方の組の端面を放射方向に対して同一方向に傾斜させているので、ステップ状に分割された樹脂シールの先端側の部分を内周側に屈曲させて装着溝に装着した後、屈曲させた部分を容易に元の位置に戻すことができ、したがって外周側に開口する装着溝にも、内周側に開口する装着溝にも装着することができる。
実施の一形態を図1ないし図7に基づいて説明する。本実施の形態の密封装置は、シール面に樹脂材を設けたスクイーズパッキンである。
図1に示すように、密封装置101は、ラバーシール111の内周側に樹脂シール131を組み合わせている。樹脂シール131は、カット部151によってその一部が分割されており、径の拡大縮小が可能になっている。
密封装置101は、密封を要する二つの部材のうち、一方の部材に設けた装着溝201に装着されて使用される(図6参照)。装着溝201を設けた一方の部材は、例えばハウジング202aであり、もう一方の部材は、例えばハウジング202aにスライド移動自在に収納されたロッド202bである。
ラバーシール111はOリング、つまり断面円形をした環状のゴム状弾性体(ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂)である(図2参照)。したがってラバーシール111は弾性復元力を持ち、断面を圧縮変形させることによって密封作用を生ずる。
樹脂シール131は、低摩擦性と耐摩耗性とに優れたPTFEなどの樹脂によって生成され、環状形状を与えられている。ラバーシール111の内周側に配置される樹脂シール131は、内周側にシール面132を形成している。シール面132は、密封装置101の軸方向に沿って平行となるように形成されており、摺動側の部材であるロッド202bに密接する。
これに対してラバーシール111と密接する樹脂シール131の外周側は、シール面132に対して軸方向に傾斜する傾斜面133となっている(図2、図3、図6参照)。傾斜面133については後述する。
図1〜図4に示すように、カット部151は、樹脂シール131の一部を軸方向に重なり合うステップ状に分割している。
つまりカット部151は、樹脂シール131の分割された両端部分に、軸方向に重なり合うオーバーラップ部152A,152Bを設けている。分割された樹脂シール131の一端側に設けられた一方のオーバーラップ部152Aは、軸方向上の一方の側に配置されている。樹脂シール131の別の一端側に設けられたもう一方のオーバーラップ部152Bは、軸方向上の別の一方の側に配置されている。これらのオーバーラップ部152A,152Bは、互い違いとなる位置で軸方向の肉厚をそれぞれ半分にし、互いのオーバーラップ面153A,153Bを密接させて重なり合っている。
カット部151は、分割された互いに対面する端面154Aa,154Bb同士の組C1と、端面154Ba,154Ab同士の組C2とを有している。そしてカット部151は、各組C1,C2が配置された二箇所の領域のそれぞれで、一方の組C1の端面154Aa,154Bbと、もう一方の組C2の端面154Ba,154Abとを、放射方向に対して同一方向に傾斜させている。
つまりステップ状に分割されたオーバーラップ部152A,152Bは、先端位置とその後退位置とに端面を有している。一方のオーバーラップ部152A中、先端位置の端面は154Aa、後退位置の端面は154Abである。もう一方のオーバーラップ部152B中、先端位置の端面は154Ba、後退位置の端面は154Bbである。組C1では、端面154Aaと154Bbとが対面し、組C2では、端面154Baと154Abとが対面している。
重要なことは、二つの組C1,C2のそれぞれの端面154Aa,154Bbと、端面154Ba,154Abとが、放射方向に対して同一方向に傾斜していることである。両組C1,C2の間での傾斜角度の関係性は問わない。例えば図4に示す一例では、一方の組C1の端面154Aa,154Bbの方が、もう一方の組C2の端面154Ba,154Abよりも傾斜角が大きくなっている。これは本実施の形態の一つの態様であり、まったく反対の関係になっている態様も、傾斜角度が一致、つまり平行になっていている態様も許容される。
図1に示すように、密封を必要とする二つの部材、例えば上記ハウジング202aとロッド202bとの間に装着される前の密封装置101では、各組C1,C2の端面154Aaと154Bb、端面154Baと154Abとは、隙間G1を開けて対面している。したがって各組C1,C2に設けられた二つの隙間G1は、その一方が密封側の空間に位置づけられ、もう一方が非密封側の空間に位置づけられる。
このような構造上、図5に示すように、装着溝201の内部で生じた樹脂シール131の挙動によってオーバーラップ面153A,153Bが離隔し、両者の間に隙間G2が開くと、流体がリークしてしまう。オーバーラップ面153A,153Bの離隔によって生じた隙間G2は、一方の組C1ともう一方の組C2とにそれぞれ設けられている隙間G1に連絡し、リーク経路LPを形成するからである。
したがって密封装置101においては、一方のオーバーラップ部152Aともう一方のオーバーラップ部152Bとが互いのオーバーラップ面153A,153Bを密接させて重なり合っていることが重要になる。一方のオーバーラップ部152Aはラバーシール111に密接し、もう一方のオーバーラップ部152Bはシール面132としてロッド202bに密接しているため、二つのオーバーラップ面153A,153Bが密接している限り、密封性が確保されるからである。
図6に示すように、本実施の形態では、二つのオーバーラップ面153A,153Bを密接させるために、樹脂シール131の外周側に傾斜面133を設けている。傾斜面133は、ラバーシール111に密接する側の樹脂シール131の周面に設けられ、この周面をシール面132に対して軸方向に傾斜させている。装着溝201に装着された樹脂シール131は、ラバーシール111の弾性復元力によって押されるので、力を受ける方向と鋭角をなす側に向けて変位し、装着溝201の内部で一方の壁部に押しつけられる。そこでカット部151では、一方のオーバーラップ部152Bが装着溝201の壁部に押しつけられ、このオーバーラップ部152Bにもう一方のオーバーラップ部152Aが押しつけられる。したがって二つのオーバーラップ面153A,153Bは密接状態を維持し、密閉性が確保される。
このような構成において、ハウジング202aに設けられた装着溝201に密封装置101が装着されると、装着溝201の底部にラバーシール111が押しつけられて圧縮変形する。樹脂シール131は、摺動側の部材であるロッド202bにシール面132を接触させ、ラバーシール111の弾性復元力によって押されることで、ロッド202bに対する密接力を強める。こうして密封装置101は、ハウジング202aとロッド202bとの間を密封する。
装着溝201は、内周側に開口している。このため密封装置101は、内周側から装着溝201に装着される。一般的に、カット部を設けた密封装置の場合、カット部の部分で樹脂シールを拡げてその径を拡大することで、外周側に開口する装着溝に装着することが可能である。ところが内周側に開口する装着溝へは、そもそも装着し得ないものもある。例えば図10(a)〜(c)、図11(a)〜(c)に例示したような密封装置1は、前述したとおり、内周側に開口する装着溝に装着することができない。
これに対して本実施の形態の密封装置101によれば、内周側に開口する装着溝201に対しても装着が可能である。つまり図7に例示するように、樹脂シール131が有する二つのオーバーラップ部152A,152Bのうちの一方、図7に示す例ではオーバーラップ部152Bを内周側に屈曲させ、樹脂シール131の径を縮小する。これによって装着溝201に密封装置101を収納することが可能になる。
その後内周側に屈曲させたオーバーラップ部152Bを元の位置に復帰させる。このときカット部151では、二つの組C1,C2のそれぞれの端面154Aa,154Bbと端面154Ba,154Abとが放射方向に対して同一方向に傾斜しているので、オーバーラップ部152Bの外周面とオーバーラップ部152Aの内周面とが干渉し合うことがなく、オーバーラップ部152Bは円滑に復元する。
したがって本実施の形態の密封装置101は、外周側に開口する装着溝への装着も、図6に例示するような内周側に開口する装着溝201への装着も可能である。
また本実施の形態の密封装置101によれば、樹脂シール131の外周面に傾斜面133を設けたことで、二つのオーバーラップ部152A,152Bにおける互いのオーバーラップ面153A,153Bの密接性が維持される。これによって密封空間側に収納する流体のリークが防止され、その密封性が保たれる。
さらに放射方向に対して同一方向に傾斜する二つの組C1,C2のそれぞれの端面154Aa,154Bbと端面154Ba,154Abを平行に配置することによって、装着時、径を縮小させたオーバーラップ部152Bのより円滑な復元が促される。
実施に際しては、各種の変形や変更が可能である。
例えばラバーシール111と樹脂シール131の材料、傾斜面133の傾斜角度、オーバーラップ部152A,152Bにおけるオーバーラップ面153A,153Bの周方向の重なり寸法などについては、適宜定めることができる。また上記実施の形態では、内周側に開口する装着溝201へ装着される密封装置101を紹介したが、実施に際しては、外周側に開口する装着溝へ装着されるように構成してもよい。ラバーシール111と樹脂シール131との内外周の配置についても、特に限定されない。
その他、実施に際しては、あらゆる変形や変更が許容される。
101 密封装置
111 ラバーシール
131 樹脂シール
132 シール面
133 傾斜面
151 カット部
152A,152B オーバーラップ部
153A,153B オーバーラップ面
154Aa,154Ab,154Ba,154Bb 端面
201 装着溝
202a ハウジング
202b ロッド
G1,G2 隙間
LP リーク経路
C1,C2 組
111 ラバーシール
131 樹脂シール
132 シール面
133 傾斜面
151 カット部
152A,152B オーバーラップ部
153A,153B オーバーラップ面
154Aa,154Ab,154Ba,154Bb 端面
201 装着溝
202a ハウジング
202b ロッド
G1,G2 隙間
LP リーク経路
C1,C2 組
Claims (3)
- 円環状のラバーシールと、
前記ラバーシールの周面に沿って配置されてこのラバーシールと反対側の周面をシール面とする円環状の樹脂シールと、
前記樹脂シールの一部を軸方向に重なり合うステップ状に分割し、分割された互いに対面する端面同士の組を有する二箇所の領域のそれぞれで、一方の組ともう一方の組の前記端面を放射方向に対して同一方向に傾斜させたカット部と、
を備えることを特徴とする密封装置。 - 前記ラバーシールと密接する側の前記樹脂シールの周面は、前記シール面に対して軸方向に傾斜している、
ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 - 前記一方の組ともう一方の組の端面は、平行である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018049293A JP2019158102A (ja) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 密封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018049293A JP2019158102A (ja) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 密封装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019158102A true JP2019158102A (ja) | 2019-09-19 |
Family
ID=67996123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018049293A Pending JP2019158102A (ja) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 密封装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019158102A (ja) |
-
2018
- 2018-03-16 JP JP2018049293A patent/JP2019158102A/ja active Pending
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