JP2554671B2 - シール装置 - Google Patents

シール装置

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JP2554671B2
JP2554671B2 JP62246315A JP24631587A JP2554671B2 JP 2554671 B2 JP2554671 B2 JP 2554671B2 JP 62246315 A JP62246315 A JP 62246315A JP 24631587 A JP24631587 A JP 24631587A JP 2554671 B2 JP2554671 B2 JP 2554671B2
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重雄 谷奥
正昭 小沢
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Nihon Valqua Kogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、流体機械を構成する第1部材と第2部材と
の間に形成された周状隙間を、周状溝内に装着されたシ
ール材により密封するシール装置に関する。
発明の技術的背景ならびにその問題点 流体機械にあっては、他室との密封や外部との密封を
図ることが重要であり、その密封性(「シール性」とも
言う)が直接その流体機械の性能や運転コスト等に大き
く影響してくる。
したがって、種々の構造のシール装置が提案されてい
るが、圧力シリンダ等の流体機械に用いられている代表
的な従来のシール装置を第4,5図に示す。
第4図に示すシール装置2は、第1部材としてのシリ
ンダチューブ4と該シリンダチューブ4の内周側に位置
して該チューブ4に対して矢印A方向に往復動自在に移
動する第2部材としてのピストン6との間に形成された
円周状隙間8を密封するためのシール装置である。この
シール装置2にあっては、ピストン6の外周面に円周方
向に伸延する周状溝10を形成し、ここに断面矩形状のシ
ール材12を装着してある。シール材12は、シリンダチュ
ーブ4における内周面4aの内径以外の外径と、周状溝10
の底部10a外径以上の内径と、周状溝10の軸方向幅より
も小さい肉厚とを有している。したがって、このシール
材12は、シリンダチューブ4の内周面4aに圧接しつつ摺
接すると共に、高圧側の流体により矢印B方向に押圧さ
れて周状溝10の側壁面10bに圧接し、周状隙間8を通し
て低圧側へ流出しようとする流体の漏洩を有効に防止す
る。なお、圧力シリンダにあっては、ピストン6を往復
動させるために、ピストン6の図示上左右で高圧側と低
圧側とが逆転するが、その場合には、シール材12が流体
圧により押されて周状溝10における反対側の側壁面10c
に圧接するように移動し、有効にシールを行う。
また、第5図に示すシール装置2aは、第1部材として
のシリンダヘッド58と該シリンダヘッド58の内周側に位
置して該シリンダヘッド58に対して矢印A方向に往復動
もしくは矢印C方向に回転自在に移動する第2部材とし
てのピストン軸15との間に形成された円周状隙間8を密
封するためのシール装置である。このシール装置2aにあ
っては、第1部材としてのシリンダヘッド58の内周側に
周状58の内周側に周状溝10を形成し、ここに前記と同様
なシール材12を装着し、前記と同様にして有効なシール
性を図っている。
しかしながら、このような第4,5図に示す従来のシー
ル装置2,2aにあっては、シール材12が周状溝10内で流体
圧力により移動可能な、いわゆるフローティングタイプ
のシール装置であるため、シール性が不安定になる虞が
あった。すなわち、シール材12に多大な流体圧力差が負
荷された場合には、前述したようなフローティング用に
よって周状隙間8の有効なシール性を確保することがで
きるが、シール材12に低圧力差しか負荷されない場合に
は、シール材12が周状溝10内を有効に移動せず、シール
面に隙間が生じる虞があり、その結果シール性が低下す
る虞があった。
また、シール材12は合成樹脂等の弾性材料で成形され
るため、温度変化によって収縮または膨張し、場合によ
っては、第4,5図に示す点線位置まで収縮または膨張
し、多大な流体圧が作用したとしても、シリンダチュー
ブ4の内周面4aもしくはピストン軸15の外周面15aまで
シール材12が拡径ないし縮径されず、有効なシール性が
得られない虞もあった。
このような不都合を解消するために、実公昭62−24,8
65号や実公昭62−24,866号公報に示すように、シール材
の内外周面に凹部を形成し、シール材12に熱収縮や熱膨
張が生じたとしても、流体圧力が前記凹部に作用して、
熱収縮もしくは熱膨張したシール材を都合好く拡径もし
くは縮径させてシールを行うシール装置が提案されてい
る。
しかしながら、これら公報に開示されたシール装置に
あっては、依然としてフローティングタイプのシール構
造を基本としているため、流体による圧力差が小さい場
合等にシール性が不安定になる虞があった。
発明の目的 本発明は、このような従来技術に係る不都合を一挙に
解消するためになされ、シール材に熱収縮や熱膨張が生
じたとしても、また流体による圧力差が低圧力差であっ
たとしても、第1部材と第2部材との間に形成された周
状隙間を有効に密封することができるシール装置を提供
することを目的とする。
発明の概要 かかる目的を達成するために、本発明は、第1部材と
第2部材との間に形成された周状隙間を、当該第1部材
と第2部材とのいずれか一方に形成された周状溝内に装
着されたシール材が他方の部材表面に圧接することによ
り密封するシール装置において、 前記シール材における前記周状溝側の周面に凹部を形
成し、 当該凹部が形成されたシール材の周面と前記周状溝を
構成する壁面とで囲まれた溝空間に、前記周状隙間で仕
切られる高圧側の流体圧力と同等以上の圧力を有する流
体を導入する連通路を、前記周状溝が形成された部材に
形成したことを第1の特徴としている。
また、本発明は、上記目的を達成するために、第1部
材と当該第1部材に対して往復動自在に装着された第2
部材との間に形成された周状隙間を、前記第2部材に形
成された周状溝内に装着されたシール材が前記第1部材
表面に圧接することによりシールするシール装置におい
て、 前記シール材における前記周状溝側の周面に凹部を形
成し、 当該凹部が形成されたシール材の周面と前記周状溝を
構成する壁面とで囲まれた溝空間に、前記周状隙間で仕
切られる高圧側の流体を導入するように三方弁が設けら
れた連通路を、前記第2部材に形成したことを第2の特
徴としている。
このような本発明に係るシール装置にあっては、連通
路を通して高圧側の流体圧力もしくはそれ以上の流体圧
力が溝空間に導入されるため、その圧力でシール材を軸
方向に拡開して周状溝の側壁面に対するシール面圧を高
めると共に、その同じ流体圧力によってシール材を相手
部材のシール面に対して良好なシール面圧で圧接させ
る。しかも、周状隙間を通して導入される流体圧力は、
周状溝の一側壁面に対するシール材のシール面圧を高め
る方向に作用するため、この点でもシール性が向上す
る。
したがって、シール材に熱収縮や熱膨張が生じたとし
ても、また流体による圧力差が低圧であったとしても、
第1部材と第2部材との間に形成された周状隙間を有効
に密封することができる。
発明の具体的説明 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明
する。
第1図は本発明の一実施例に係るシール装置の要部断
面図、第2図は本発明のその他の実施例に係るシール装
置の要部断面図、第3図は第1,2図に示すシール装置が
用いられる圧力シリンダの概略断面図であり、第4,5図
に示す部材または要素と共通する部材または要素には同
一符号を付してある。
第1図に示す本発明の一実施例に係るシール装置20
は、第1部材としてのシリンダチューブ4と該シリンダ
チューブ4の内周側に位置して該チューブ4に対して矢
印A方向に往復動自在に移動する第2部材としてのピス
トン6との間に形成された円周状隙間8を密封するため
のシール装置である。このシール装置20にあっては、ピ
ストン6の外周面に円周方向に伸延する周状溝10を形成
し、ここに断面略台形形状のシール材22を装着してあ
る。
シール材22は、合成樹脂エラストマー等の弾性材料で
リング状に成形され、シリンダチューブ4における内周
面4aの内径以上の外径を有する外周面24と、円周溝10の
底部10a外径より大きな内径を有するリップ部26,26と、
これらリップ部26,26間に形成され、該リップ部26,26の
内径より大きな内径を有する凹部28とを有している。こ
のシール材22の軸方向幅は、周状溝10の軸方向幅と同等
かそれ以上の寸法に成形してある。本実施例では、この
シール材22を周状溝10内に装着するため、ピストン6に
取付片6aを着脱自在とし、この取付片6aに、周状溝10を
構成する一方の側壁面10cを形成してある。
ピストン6には、凹部28が形成されたシール材の内周
面と周状溝を構成する壁面10a,10b,10cとで囲まれた溝
空間30に、高圧側の流体圧力を導入する連通路32,34,36
が形成してある。特に本実施例にあっては、ピストン6
の図示上左右で高圧側と低圧側とが逆転することから、
ピストン6の左側室に連通する左連通路34もしくはピス
トン6の右側室に連通する右連通路36と、溝空間30に連
通する主連通路32との連通を、主連通路32に対して常時
高圧側の流体圧が導入されるように切換える必要があ
る。そこで、これら連通路32,34,36が交叉する部位に
は、弁座38,39を有するボール弁収容空間40と、この弁
座38,39に適宜圧接していずれかの左右連通路34,36を閉
塞するボール弁42とから成る三方弁43を装着してある。
ボール弁42は、合成ゴム等で成形され、いずれかの連通
路34,36から流入してくる高圧側流体によりいずれかの
弁座38,39方向に押され、低圧側流体に連通するいずれ
かの連通路34,36を閉塞するようになっている。特に本
実施例にあっては、ボール弁42をボール弁収容空間40内
に収容するため、ボール弁取付用アダプタ44がピストン
6にねじ結合され、このアダプタ44に右連通路36を形成
してある。
このようなシール装置20は、たとえば第3図に示すよ
うな圧力シリンダ50におけるピストン6とシリンダチュ
ーブ4との間の周状隙間8を密封するために用いられ
る。圧力シリンダ50は、ピストン6の左側シリンダ室52
と右側シリンダ室54とのいずれか一方の室を他方の室よ
り高圧にすることにより、ピストン6の左右に圧力差を
設けて、ピストン6に連結されたピストン軸15を矢印A
方向に往復動させる作用を行う。なお、第3図中、符号
「56」、「58」はそれぞれシリンダヘッドを示し、符号
「60」、「62」はそれぞれ左側シリンダ室52もしくは右
側シリンダ室54に高圧流体を導入もしくは排出するため
の連通口を示す。
このような本発明の一実施例に係るシール装置20によ
れば、連通路32,34,36を通して高圧側の流体圧力が溝空
間30内に導入されるため、その圧力でシール材22を軸方
向に拡開して周状溝10の側壁面10b,10cに対するシール
面圧を高めると共に、その同じ流体圧力によってシール
材22を相手部材であるシリンダチューブ4のシール面で
ある内周面4aに対して良好なシール面圧で圧接させる。
しかも、周状隙間8を通して導入される流体圧力は、周
状溝20の一側壁面10bまたは10cに対するシール材22のシ
ール面圧を高める方向に作用する(第1図では側壁面10
b側のシール面圧が高くなる)ため、この点でもシール
性が向上する。
したがって、シール材22に熱収縮や熱膨張が生じたと
しても、また左右シリンダ室52,54の圧力差が低圧であ
ったとしても、周状隙間8を有効に密封することがで
き、圧力シリンダとしての機能を有効に発揮することが
できる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、種々に改変することができる。
たとえば、第2図に示すように、第1部材としてのシ
リンダヘッド58と該シリンダヘッド58の内周側に位置し
て該シリンダヘッド58に対して矢印A方向に往復動もし
くは矢印C方向に回転自在に移動する第2部材としての
ピストン軸15との間に形成された円周状隙間8を密封す
るために、本発明に係るシール装置を次のような構造に
することもできる。第2図に示すシール装置20aにあっ
ては、第1部材としてのシリンダヘッド58の内周側に周
状溝10を形成し、ここに前記シール材22と内外周面が逆
に形成されたシール材22aを装着してある。そして、周
状溝10とシール材22aの外周面とで囲まれる溝空間30内
に高圧側の流体を導入する連通路32aがシリンダヘッド5
8に形成してある。連通路32aは溝空間30とシリンダヘッ
ド58内部とを連通し、シリンダヘッド58内部の高圧流体
が溝空間30に導入されるようになっている。なお、シー
ル材22aを周状溝10内に収容するため、シリンダヘッド5
8に取付片58aを着脱自在に取付け、この取付片に側壁面
10bを形成している。
このようなシール装置20aにあっても、前述したシー
ル装置20と同様に溝空間30に高圧流体が導入されてシー
ル材22aを軸方向に拡開すると共に、周状溝8から矢印
B方向に作用する流体圧がシール材22aを周状溝10の片
側側壁面10bに押し付けるので、同様な作用効果を奏
し、良好なシール面圧が得られる。
このようなシール装置20aは、たとえば第3図に示す
圧力シリンダ50のピストン軸15におけるシリンダ内部と
外部との密封用として適用することができる。
なお、上述した各実施例では、溝空間30内に、高圧側
の使用流体を導入するようにしたが、本発明はこれに限
らず、流体機械の外部から別途高圧流体を導入するよう
にしても良い。ただし、この場合に導入する高圧流体の
圧力は、流体機械の使用流体圧力と同等かもしくはそれ
以上の圧力であることが好ましい。
発明の効果 以上説明してきたように、本発明によれば、周状溝内
に収容されるシール材の内周面もしくは外周面にリップ
部とこれらリップ部間に位置する凹部とを形成し、この
凹部が形成されたシール材の周面と周状溝の壁面とで囲
まれる溝空間内に、高圧側使用流体圧力以上の圧力を有
する流体を導入するようにしたので、シール材に熱収縮
や熱膨張が生じたとしても、またシール材に作用する圧
力差が小さいとしても、常時安定したシール面圧が得ら
れ、シール性が向上し、したがって流体機械の性能向上
にも寄与するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るシール装置の要部断面
図、第2図は本発明のその他の実施例に係るシール装置
の要部断面図、第3図は第1,2図に示すシール装置が用
いられる圧力シリンダの概略断面図、第4,5図はそれぞ
れ従来のシール装置の要部断面図である。 4……シリンダチューブ(第1部材) 6……ピストン(第2部材) 8……周状隙間、10……周状溝 10a……底部、10b,10c……側壁面 15……ピストン軸(第2部材) 20,20a……シール装置 22,22a……シール材 26……リップ部、28……凹部、30……溝空間 32,32a,34,36……連通路 38……弁座、40……ボール弁収容空間 42……ボール弁、43……三方弁 58……シリンダヘッド(第1部材)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1部材と第2部材との間に形成された周
    状隙間を、当該第1部材と第2部材とのいずれか一方に
    形成された周状溝内に装着されたシール材が他方の部材
    表面に圧接することにより密接するシール装置におい
    て、 前記シール材における前記周状溝側の周面に凹部を形成
    し、 当該凹部が形成されたシール材の周面と前記周状溝を構
    成する壁面とで囲まれた溝空間に、前記周状隙間で仕切
    られる高圧側の流体圧力と同等以上の圧力を有する流体
    を導入する連通路を、前記周状溝が形成された部材に形
    成したことを特徴とするシール装置。
  2. 【請求項2】前記連通路を通して溝空間に導入される流
    体は、前記高圧側の流体自身であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載のシール装置。
  3. 【請求項3】第1部材と当該第1部材に対して往復動自
    在に装着された第2部材との間に形成された周状隙間
    を、前記第2部材に形成された周状溝内に装着されたシ
    ール材が前記第1部材表面に圧接することによりシール
    するシール装置において、 前記シール材における前記周状溝側の周面に凹部を形成
    し、 当該凹部が形成されたシール材の周面と前記周状溝を構
    成する壁面とで囲まれた溝空間に、前記周状隙間で仕切
    られる高圧側の流体を導入するように三方弁が設けられ
    た連通路を、前記第2部材に形成したことを特徴とする
    シール装置。
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