JP2023037212A - Seal structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シール構造に関し、さらに詳しくは、ジョイント具を介して連結されている管体と取付け部との間での連結部分でのシール性を確保しつつ、管体の長手方向の変位を吸収できるコンパクトなシール構造に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a seal structure, and more particularly, to prevent displacement in the longitudinal direction of a tubular body while ensuring sealing performance at a connecting portion between a tubular body and a mounting portion that are connected via a joint tool. It relates to a compact seal structure that can absorb.
配管は様々な対象物に連結して使用される。配管と対象物との連結部分でのシール性を確保して配管を対象物に連結するシール構造は種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の図10に記載されているシール構造では、建屋の壁部を貫通する貫通スリーブに配管が挿通されている。壁部の屋外側には、この配管の外周側を覆った状態にして配管を壁部に固定するシール装置が突設されている。このシール装置は、配管と同軸心の円筒弾性リングと円筒補強リングとからなる積層ゴムフランジを有している。
Piping is used in connection with various objects. 2. Description of the Related Art Various seal structures have been proposed for connecting a pipe to an object while securing sealing performance at a connecting portion between the pipe and the object (see, for example, Patent Document 1). In the seal structure described in FIG. 10 of
このシール装置では、それぞれの円筒弾性リングがせん断変形して積層ゴムフランジが弾性変形することにより、配管の長手方向の変位を吸収することができる。このシール装置は、建屋の壁部を貫通して真直ぐに延在する配管が前提になっているので、建屋の外側にこの配管をそのまま延在させる十分なスペースがない場合には利用することができない。それ故、配管の長手方向の変位をコンパクトなスペースで吸収するには改善の余地がある。 In this sealing device, each cylindrical elastic ring undergoes shear deformation and the laminated rubber flange elastically deforms, thereby absorbing displacement in the longitudinal direction of the pipe. This sealing device is premised on pipes that extend straight through the wall of the building, so it can be used when there is not enough space outside the building for this pipe to extend as it is. Can not. Therefore, there is room for improvement in absorbing the longitudinal displacement of the piping in a compact space.
本発明の目的は、ジョイント具を介して連結されている管体と取付け部との間での連結部分でのシール性を確保しつつ、管体の長手方向の変位を吸収できるコンパクトなシール構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compact seal structure that can absorb displacement in the longitudinal direction of the tubular body while ensuring sealing performance at the connection portion between the tubular body and the mounting portion that are connected via a joint tool. is to provide
上記目的を達成するため本発明のシール構造は、管体を取付け部に連結するジョイント具を有し、前記管体と前記ジョイント具との流路どうしを連通させて前記管体の一方端部が前記ジョイント具に接続され、前記ジョイント具と前記取付け部との流路どうしを連通させて前記ジョイント具の挿入部が前記取付け部に挿入されて接続されるシール構造において、筒状のスリーブと、弾性材料により形成されている一対の筒状のシール体とを有し、前記スリーブおよびそれぞれの前記シール体が同じ筒軸心上に配列されていて、それぞれの前記シール体どうしの間に前記スリーブが挟まれた状態で前記挿入部がそれぞれの前記シール体および前記スリーブに貫通して、前記スリーブの内周面と前記挿入部の外周面との間には隙間が形成されていて、前記スリーブの周壁を貫通して形成されている嵌合部に前記一方端部が固定されていて、それぞれの前記シール体にはそれぞれの前記シール体と同軸心の複数の環状硬質体が筒軸方向に間隔をあけて埋設されていて、前記挿入部が前記取付け部に挿入されて接続されることにより、前記スリーブを間に挟んでいるそれぞれの前記シール体が、前記取付け部の端面と前記ジョイント具のフランジ部との間で筒軸方向に圧縮された状態になるとともに、前記管体と前記ジョイント具および前記取付け部のそれぞれの前記流路が前記スリーブを介して連通することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the seal structure of the present invention has a joint device for connecting a tubular body to a mounting portion, and the flow paths of the tubular body and the joint device are communicated with one end of the tubular body. is connected to the joint device, and the passages of the joint device and the mounting portion are communicated with each other so that the insertion portion of the joint device is inserted into the mounting portion and connected, wherein the cylindrical sleeve and and a pair of cylindrical seal bodies made of an elastic material, wherein the sleeve and the respective seal bodies are arranged on the same cylinder axis, and the seal bodies are arranged between the respective seal bodies. The insertion portion penetrates through the respective seal bodies and the sleeve in a state in which the sleeve is sandwiched, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the insertion portion. The one end portion is fixed to a fitting portion formed by penetrating the peripheral wall of the sleeve, and a plurality of annular hard bodies coaxial with the respective seal bodies are attached to the respective seal bodies in the cylinder axis direction. and the insertion portion is inserted into and connected to the mounting portion so that each of the seal bodies sandwiching the sleeve is positioned between the end face of the mounting portion and the joint It is characterized in that it is in a state of being compressed in the cylinder axis direction between itself and the flange portion of the fitting, and the passages of the tubular body, the joint fitting, and the mounting portion communicate with each other through the sleeve. .
本発明によれば、前記スリーブを間に挟んでいるそれぞれの前記シール体が、前記取付け部の端面と前記ジョイント具のフランジ部との間で筒軸方向に圧縮された状態になることで、前記取付け部、前記ジョイント具および前記スリーブの連結部分では、それぞれの前記シール体によって十分なシール性を確保できる。そして、前記管体が長手方向に変位すると、それぞれの前記シール体に埋設されているそれぞれの前記環状硬質体の間に存在している弾性材料(環状弾性部)が、せん断変形することで前記シール体が弾性変形するのでこの変位を吸収することができる。また、前記ジョイント具を用いることで、前記管体の延在方向は、前記取付け部の流路とは概ね直交する方向になる。それ故、前記取付け部の外部に前記取付け部の流路の延在方向に十分なスペースがなくても、このシール構造を用いることができる。 According to the present invention, each of the seal bodies sandwiching the sleeve is compressed in the cylinder axis direction between the end face of the mounting portion and the flange portion of the joint, Sufficient sealing performance can be ensured by the respective seal bodies at the connecting portions of the mounting portion, the joint tool, and the sleeve. When the tubular body is displaced in the longitudinal direction, the elastic material (annular elastic portion) present between the annular hard bodies embedded in the respective seal bodies shears and deforms. Since the seal body is elastically deformed, this displacement can be absorbed. Moreover, by using the joint tool, the extending direction of the tubular body becomes a direction substantially orthogonal to the flow path of the attachment portion. Therefore, this seal structure can be used even if there is not enough space outside the mounting portion in the extending direction of the flow path of the mounting portion.
以下、本発明のシール構造を、図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the seal structure of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1~図2に例示するようにシール構造の実施形態は、管体4を、例えば油圧機械などの種々の機器の取付け部7に連結するジョイント具6を有している。管体4とジョイント具6との流路4a、6aどうしを連通させて管体4の一方端部がジョイント具6に接続され、ジョイント具6と取付け部7との流路6a、7aどうしを連通させてジョイント具6の挿入部6Aが取付け部7に挿入されて接続されている。これにより、それぞれの流路4a、6a、7aは連通している。流路4a、6a、7aを流れる流体Fは、液体(種々の油や薬品、水など)の場合も気体(各種のガスや空気など)の場合もある。
As illustrated in FIGS. 1-2, the embodiment of the seal structure includes a
このシール構造は、ジョイント具6と、筒状のスリーブ5と、弾性材料により形成されている一対の筒状のシール体1とを有している。スリーブ5およびそれぞれのシール体1は同じ筒軸心上に配列されていて、それぞれのシール体1どうしの間にスリーブ5が挟まれた状態になっている。そして、それぞれのシール体1およびスリーブ5にジョイント具6の挿入部6Aが貫通している。
This seal structure has a
管体4は、金属や曲げ剛性が非常に高い硬質樹脂やこれら材料の複合材などで形成されている可撓性に乏しいパイプの場合も可撓性に優れたゴムホースなどの場合もある。図中の一点鎖線CLは、管体4の横断面中心を通って延在する軸心を示している。一点鎖線CLの延在方向が管体4の長手方向(軸方向)である。また、一点鎖線Cxは流路7aの軸心を示している。この一点鎖線Cxは、円筒状のシール体1、円筒状のスリーブ5、円筒状の挿入部6Aの横断面中心を通って延在する筒軸心(軸心)も示している。一点鎖線Cxの延在方向がシール体1、スリーブ5、挿入部6Aの筒軸方向(軸方向)である。
The
シール体1は、弾性材料により形成されている。この弾性材料としては、公知の種々の加硫ゴムやエラストマを用いることができる。この実施形態ではシール体1の内周面に、半径方向内側に向かって突出する突出部3aが形成されている。即ち、円筒状のシール体1はその内周面に弾性材料からなる突出部3aを有している。この突出部3aは、周方向に連続した環状であっても、周方向に断続的に配置されていてもよい。この突出部3aは必要に応じて任意に設けることができる。
The
図1、図3、図4に例示するように、シール体1には、シール体1と同軸心の複数の環状硬質体2が筒軸方向に所定間隔gをあけて埋設されている。それぞれの環状硬質体2は、シール体1の外部に露出しない状態でシール体1に埋設されている。したがって、シール体1の表面は弾性材料である。環状硬質体2は、シール体1を形成している弾性材料よりも硬くて剛性(モジュラス)が高く、種々の金属や硬質樹脂などで形成されている。この実施形態では、すべての環状硬質体2は単純な円環状体であり、同じ厚さ(壁厚)になっている。
As illustrated in FIGS. 1, 3, and 4, a plurality of annular
この実施形態では環状硬質体2の数は4個であるが、例えば3~10個の範囲で適切な数に決定される。環状硬質体2の厚さ(壁厚)は例えば0.1mm~1.0mm程度である。軸方向に隣り合う環状硬質体2どうしの離間距離となる所定間隔gは例えば0.3mm~1.0mmである。基本的にすべての位置で所定間隔gは同じ大きさに設定されるが、位置に応じて所定間隔gの大きさを異ならせることもできる。
Although the number of annular
筒軸方向に隣り合う環状硬質体2どうしの間は、シール体1を形成している弾性材料からなる円筒形状の環状弾性部3になっている。即ち、環状硬質体2と環状弾性部3とがシール体1の筒軸方向に交互に配置されている。環状弾性部3の厚さ(壁厚)は、所定間隔gの大きさである。尚、一対のシール体1は互いを同一の仕様にすることも、異なる仕様にすることもできる。
A cylindrical annular
このシール体1を製造するには例えば、シール体1に相当する部材を未加硫ゴムにより成形し、この部材にそれぞれの環状硬質体2が埋設された成形体を成形する。次いで、この成形体を公知の方法で加硫する。未加硫ゴムが加硫されることで、弾性材料である加硫ゴムになるとともに、それぞれの環状硬質体2が弾性材料(環状弾性部3)と加硫接着により一体化されてシール体1が製造される。
In order to manufacture this
スリーブ5は、種々の金属や硬質樹脂などで形成されている。図1、図5に例示するように、スリーブ5の内部には、筒軸方向に貫通する空洞が形成されていて、この空洞が流路5aとして機能する。スリーブ5の周壁の一箇所には、半径方向に延在して周壁を貫通する嵌合部5bが形成されている。詳述すると、円形凹部の嵌合部5bの底面に、スリーブ5の内部の空洞(流路5a)と連通する貫通穴が形成されている。嵌合部5bには管体4の一端部が挿入されて固定されている(気密または水密に強固に一体化されている)。
The
図1、図6に例示するように、ジョイント具6は、軸方向Cxに延在する円筒状の挿入部6Aと、挿入部6Aの一端部に配置されてより大径化されたフランジ部6bとを有している。挿入部6Aの内部には軸方向Cxにジョイント具6の中途の位置まで延在する流路6aが形成されている。また、挿入部6Aを軸方向CL(軸方向Cxと直交する方向)に延在して貫通する流路6aが形成されている。したがって、挿入部6Aでは、流路6aが直交して交差している。フランジ部6bの挿入部6A側は、挿入部6Aと直交する端面になっている。
As illustrated in FIGS. 1 and 6, the
ジョイント具6は、この実施形態では金属製のジョイント金具になっているが、これに限定されずに例えば硬質樹脂製にすることもできる。このジョイント具6は取付け部7の流路7aに螺合により固定されている。
Although the
このシール構造では、図1に例示するように、スリーブ5およびそれぞれのシール体1は同じ筒軸心上に配列されていて、それぞれのシール体1どうしの間にスリーブ5が挟まれた状態になっている。挿入部6Aは、それぞれのシール体1およびスリーブ5に貫通している。そして、この挿入部6Aが取付け部7の流路7aに挿入されて接続されることにより、スリーブ5を間に挟んでいるそれぞれのシール体1が、取付け部7の端面7bとフランジ部6bの端面との間で筒軸方向(図1では軸方向Cx)に圧縮された状態になる。
In this seal structure, as illustrated in FIG. 1, the
詳述すると、圧縮されたそれぞれのシール体1では、それぞれの環状弾性部3が筒軸方向に圧縮されて、一方のシール体1は取付け部7の端面7bとスリーブ5の一方側面に密着する。他方のシール体1はフランジ部6bの端面とスリーブ5の他方側面に密着する。また、それぞれのシール体1の内周面(突出部3a)は挿入部6aの外周面に密着する。スリーブ5の内周面と挿入部6Aの外周面との間には隙間(充填スペース6c)が形成されていて、スリーブ5とジョイント6とは直接当接していない。
More specifically, in each of the
それぞれのシール体1が、取付け部7、ジョイント具6およびスリーブ5に対して、気密または水密に密着することで、取付け部7、ジョイント具6およびスリーブ5の連結部分では、それぞれのシール体1によって十分なシール性(気密性または水密性)を確保できる。この状態では、それぞれの流路4a、6a、7aがスリーブ5(流路5a)を介して連通している。
Since each
シール体1は、筒軸方向に環状硬質体2と環状弾性部3とが交互に配置された積層構造になっている。そのため、環状硬質体2が埋設されていない場合に比して、シール体1を、取付け部7の端面7b、フランジ部6bの端面およびスリーブ5の両側面により強く押圧して強固に密着させることができ、連結部分でのシール性を向上させるには有利になっている。
The
この実施形態では、シール体1に突出部3aが形成されているので、シール体1の内周面と挿入部6Aの外周面との間に充填スペース6cが形成されている。この充填スペース6cは流路5a、6aに連通しているので、すべての流路4a、5a、6a、7aと充填スペース6cとは連通した状態になる。
In this embodiment, since the sealing
図7に例示するように、このシール構造では、それぞれの流路4a、5a、6a、7aには流体Fが流れ、充填スペース6cは流体Fが充填された状態になる。そのため、シール体1は半径方向については、内周面が流体Fの圧力に押圧され、外周面が外気圧により押圧されてバランスしている。
As illustrated in FIG. 7, in this seal structure, the fluid F flows through the
図8に例示するように、使用現場によっては、管体4に対して長手方向(軸方向)に引っ張る外力が作用することがある。このような外力が作用すると、管体4に過度の負荷が生じ、また、管体4が抜け易くなって管体4とジョイント具6との連結を維持するには不利になる。ところが、このシール構造では、このような外力が管体4に作用すると、管体4とともにスリーブ5が引っ張られて、それぞれのシール体1では、それぞれの環状弾性部3が、半径方向に僅かにせん断変形する。それぞれの環状弾性部3のせん断変形が累積することで弾性変形したそれぞれのシール体1が、管体4の長手方向の変位を吸収する。
As illustrated in FIG. 8, depending on the site of use, an external force that pulls the
その結果、管体4に過度の負荷が生じるリスクを低減させることができる。また、取付け部7、ジョイント具6およびスリーブ5の連結部分では、それぞれのシール体1によって十分なシール性を確保しつつ、ジョイント具6を介した管体4と取付け部7との連結を維持することができる。本来、管体4として金属パイプを使用すべき場合に、管体4の変位を吸収するためにやむを得ずゴムホースに変更する必要がなくなるので、金属パイプを利用し易くなるメリットがある。
As a result, the risk of excessive load being applied to the
この実施形態では、充填スペース6cに流体Fが充填された状態になっている。これに伴い、上述したようにシール体1は半径方向については、内周面が外周面側に向かって押圧され、外周面が内周面側に押圧されていて、半径方向両方向に押圧されてバランスしている。充填スペース6cが無い仕様のシール構造では、シール体1は半径方向については外周面に作用する外気圧によって内周面側に向かって押圧された状態になるだけである。そのため、充填スペース6cを有する仕様は、充填スペース6cが無い仕様に比して、シール体1を半径方向に弾性変形させ易くなる。そのため、長手方向に引っ張られる管体4の変位をシール体1によって吸収するには有利になる。
In this embodiment, the fluid F is filled in the filling
環状弾性部3の数を多くする程、シール体1の弾性変形量を大きくすることができる。したがって、管体4の長手方向の変位が大きい場合は、環状弾性部3の数を多く(換言すると環状硬質体2の数を多く)すればよい。即ち、管体4の長手方向の変位が大きい場合は、環状弾性部3(環状硬質体2)の数が多いシール体1を用いるとよい。
As the number of annular
流体Fの流体圧が高くなっても、それぞれの環状弾性部3は環状硬質体2に挟まれているので、その変形は僅かであり、それぞれの環状弾性部3が損傷する不具合を回避するには有利になっている。それ故、シール体1は高い内圧にも十分に耐えることができる。環状硬質体2どうしの所定間隔g(環状弾性部3の厚さ)が小さい程、環状弾性部3はせん断変形し難くなる。したがって、所定間隔gを小さくすることで、流体Fの流体圧に起因する環状弾性部3の損傷を抑制するには有利になる。即ち、流体Fの流体圧が非常に高い場合は、環状弾性部3の損傷を防止するために所定間隔gが小さいシール体1を用いるとよい。
Even if the fluid pressure of the fluid F increases, since each annular
このジョイント具6を用いることで、管体4の延在方向は、取付け部7の流路7aとは概ね直交する方向になる。それ故、取付け部7の外部にその流路7aの延在方向に十分なスペースがなくても、このシール構造を用いることができる。その結果、シール構造をコンパクトにするには有利になっていて、管体4の長手方向の変位をコンパクトなスペースで吸収することができる。
By using this
それぞれの環状硬質体2が金属製であると、取付け部7の端面7bとスリーブ5の側面、フランジ部6bの端面とスリーブ5の側面に、シール体1をより強固に密着させるには有利になる。それぞれの環状硬質体2が樹脂製であると、それぞれの環状硬質体2が腐食して劣化する不具合を防止でき、また、シール構造の軽量化には有利になる。
When each of the annular
シール体1を形成している弾性材料は、シール体1の全体で同じ仕様(種類)にすることもできる。即ち、1つの仕様(1種類)の弾性材料によってシール体1を形成してもよいが、シール体1の流体Fに接触する表面は、流体Fに対して耐性に優れた弾性材料により形成するとよい。また、シール体1の外気に接触する表面は、外気に対して耐性に優れた弾性材料により形成するとよい。したがって、シール体1では、流体Fに接触する表面とそれ以外の部分では弾性材料の仕様(種類)を変えることも、外気に接触する表面とそれ以外の部分では弾性材料の仕様(種類)を変えることもできる。
The elastic material forming the
このシール構造では、管体4に固定されたスリーブ5とジョイント具6とが直接当接せずに、両者の間にシール体1(弾性材料)が介在した構造である。そのため、管体4と取付け部7との間で伝わる振動がシール体1によって減衰される。管体4が金属製の場合は、管体4での振動が問題視されることがあるが、このような問題を解消するにはこのシール構造は有益である。
In this seal structure, the
1 シール体
2 環状硬質体
3 環状弾性部
3a 突出部
4 管体
4a 流路
5 スリーブ
5a 流路
5b 嵌合部
6 ジョイント具
6a 流路
6b フランジ部
6c 充填スペース
7 取付け部
7a 流路
7b 端面
F 流体
1
Claims (4)
筒状のスリーブと、弾性材料により形成されている一対の筒状のシール体とを有し、前記スリーブおよびそれぞれの前記シール体が同じ筒軸心上に配列されていて、それぞれの前記シール体どうしの間に前記スリーブが挟まれた状態で前記挿入部がそれぞれの前記シール体および前記スリーブに貫通して、前記スリーブの内周面と前記挿入部の外周面との間には隙間が形成されていて、前記スリーブの周壁を貫通して形成されている嵌合部に前記一方端部が固定されていて、
それぞれの前記シール体にはそれぞれの前記シール体と同軸心の複数の環状硬質体が筒軸方向に間隔をあけて埋設されていて、
前記挿入部が前記取付け部に挿入されて接続されることにより、前記スリーブを間に挟んでいるそれぞれの前記シール体が、前記取付け部の端面と前記ジョイント具のフランジ部との間で筒軸方向に圧縮された状態になるとともに、前記管体と前記ジョイント具および前記取付け部のそれぞれの前記流路が前記スリーブを介して連通することを特徴とするシール構造。 It has a joint tool that connects the tubular body to the mounting part, and one end of the tubular body is connected to the joint tool by communicating the flow paths of the tubular body and the joint tool, and the joint tool and the joint tool are connected to the joint tool. In the seal structure in which the insertion portion of the joint tool is inserted into and connected to the mounting portion by communicating the flow paths with the mounting portion,
It has a cylindrical sleeve and a pair of cylindrical seal bodies made of an elastic material, the sleeve and the respective seal bodies being arranged on the same cylinder axis, and the respective seal bodies A gap is formed between the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the insertion portion as the insertion portion penetrates through the respective seal bodies and the sleeve with the sleeve sandwiched between them. and the one end is fixed to a fitting portion formed by penetrating the peripheral wall of the sleeve,
A plurality of annular hard bodies coaxial with the respective seal bodies are embedded in the respective seal bodies at intervals in the cylinder axis direction,
By inserting and connecting the insertion portion to the mounting portion, each of the seal bodies sandwiching the sleeve is positioned between the end surface of the mounting portion and the flange portion of the joint device. The seal structure is compressed in a direction, and the passages of the tubular body, the joint member, and the mounting portion communicate with each other through the sleeve.
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