JP2862615B2

JP2862615B2 - シール組立体

Info

Publication number: JP2862615B2
Application number: JP2025888A
Authority: JP
Inventors: エイチブックバーガーアントン; エルトレモーレットジュニアオリヴィア; シーモードルシガード
Original assignee: FUROO INTERN CORP
Current assignee: FUROO INTERN CORP
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: EP0391488A2; JPH0343681A; EP0391488A3

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シールの高圧側が大きな圧力変動を受ける
高圧シールに関し、より詳しくは、高圧流体ポンプに使
用できるシールに関する。

高圧ポンプは種々の用途に用いられており、その１つ
は、非常に高圧の流体（例えば、10,000〜100,000psi
（約700〜7,000kg/cm²）又はこれ以上の高圧水）を高速
水ジェットの形態で吐出させ、切断、研磨等に使用する
ことである。かようなポンプの普通の構成では、高圧シ
リンダ内で作動する往復運動ピストンを用いて、流体
（一般には水）をマニホルドに導き、該マニホルドから
更にノズルに案内（配管（plumbed））し、高圧ジェッ
トとして吐出させるようになっている。加圧ストローク
時には、プランジャすなわちピストンは、チャンバ内に
25,000psi（約1,760kg/cm²）以上の圧力を発生させるこ
とができる一方、吸入ストローク時にはシリンダチャン
バ内の圧力はほぼゼロ又は非常に低い圧力に低下する。

かような高圧流体ポンプ組立体を設計しかつ作動させ
ることに関し、重要な問題箇所が多数存在する。これら
の問題のうちの１つは、特に、シールが大きな圧力変動
に曝される領域に充分なシールを形成することである。
かような条件下での有効なシール組立体を抵抗するた
め、一般に数個のシールコンポーネンツを組み合わせて
使用している。かようなシール組立体の一部に、弾性リ
ング部材（一般にＯリングと呼ばれている）を使用する
ことは極めて一般的な手法である。かようなＯリング
は、よく、他の部材の溝内に配置され、これにより、高
い流体圧力に曝し、高圧で変成されたＯリングを他の部
材と協働させて全体的なシールを形成するようになって
いる。しかしながら、いわゆる「固定シール（static s
eal）」と呼ばれているシールが設けられる領域におい
てさえも、これらのＯリングは早期に劣化（early dete
rioration）し易く、従って、シール組立体又はそのコ
ンポーネンツの修理又は交換のために装置を頻繁に停止
しなければならなかった。

本発明に関連する従来技術をサーチしたところ、次の
ような多数の特許文献が見出された。

米国特許第2,914,368号は、ピストン−シリンダ形流
体モータ用のシールに関するものである。この装置で
は、ピストンの両端に２つのＯリングが取り付けられて
おり、加圧下の流体をピストンのいずれか一方の側に導
入することにより、ピストンを両方向に移動させるよう
になっている。ピストンの軸線方向両端部に設けられた
周方向の溝内には２つのＯリング46、47が配置されてい
て、シリンダの内表面とのスライドシールを形成してい
る。また、シリンダのそれぞれのチャンバ（ピストンの
両側のチャンバ）からは、２つの通路48、49が、関連す
るＯリング46、47用の溝の半径方向内方の底壁に通じて
いる。この特許発明が解決しようとした問題点は、作動
中にＯリングがローリングする傾向、従って、モータと
しての作動サイクル中にポンピング作動が生じて、Ｏリ
ング同士の間の領域における圧力の発生を緩和すること
である。この特許明細書の第３図には２つの通路48、49
が示されており、これらの通路48、49は、シリンダのそ
れぞれのチャンバ（ピストンの両側のチャンバ）から、
Ｏリング46、47用の溝の半径方向内方の底壁に通じてい
る。ピストンが右側に移動するとき、加圧流体が通路48
に流入し、バックアップリング41に対してＯリング46を
押し付けてシールを形成するように作動する（上記米国
特許明細書の第３図を参照）。しかしながら、ピストン
が低圧側にあるときには、Ｏリングのローリングの問題
が生じ、両Ｏリング46、47の間に流体圧力が発生する。
低圧側においては、通路49が圧力逃がし通路として作用
し、流体が逃げることができるようにして、この圧力の
発生を緩和するようになっている。従って、この特許発
明が解決しようとする問題点は、Ｏリングが往復運動ピ
ストンの一部となっているシリンダの表面のように、Ｏ
リングが運動用シール（dynamic seal）の移動表面と係
合している箇所において、Ｏリングのローリング作用に
より発生する圧力を緩和することにあるといえる。

米国特許第3,685,840号は、往復運動ピストンが設け
られた高圧ポンプ用のシール構造に関するものである。
この装置には２組のシール部材46-48、36-38が設けられ
ている。この特許発明は、潤滑流体を通路24から精密な
溝62、68に導入する手段に関するものである。加圧スト
ローク時には、凹部52、58、42内に充分な圧力があり、
このため、リップ44を表面18に押し付けてシール係合さ
せ、かつリップ54とリップ60とを互いに押し付けてシー
ルを形成することができる。しかしながら、吸入ストロ
ーク時には、通路24内の潤滑流体の圧力が不充分にな
り、両リップ54、60が離れ、かつリップ44が表面18から
離れるため、潤滑流体が２組のシール36-38、46-48の領
域内に流入できるようになる。

米国特許第3,132,568号には高圧ピストン用のシール
が開示されており、このシールには、加圧流体に曝され
るワイパリング52が設けられている。このワイパリング
52の目的は、シールエレメントの領域内に異物が流入し
てシールエレメントを摩耗させないようにすることにあ
る。また、それぞれＶ字形の横断面形状をもつ３つのシ
ールリング61、62、63が設けられている。更に、半径方
向の通路67に通じる通路65-55が設けられており、これ
らの各通路はアダプタ43内に形成されている。これらの
通路は、パッキングリング61-63に流体圧力を導き、こ
れらのシール能力を向上させるようになっている。ま
た、これらの通路により、ワイパ作用を向上させるため
のワイパリング52の両側にも流体圧力が導かれる。更
に、異物が侵入してパッキングリング61-63と接触しな
いようにするため、通路66の入口にはスクリーン48が設
けられている。

米国特許第4,478,423号には、セメントスラリ、破壊
スラリ、酸等を加圧下で油井に圧送するのに用いられる
往復運動プランジャに使用される高圧シールが開示され
ている。この米国特許明細書の第１図に示された従来技
術には、黄銅製のヘッダリングアダプタ64が設けられて
おり、該アダプタ64の後ろには、70〜80のジュロメータ
硬度をもつゴムで形成された弾性ヘッダリング26が、更
に該ヘッダリング26の後ろにはＶ字形の横断面形状をも
つパッキングリング42、44が設けられている。また、黄
銅製の雌型アダプタリング50が設けられており、このア
ダプタリング50と最後のＶ字形パッキングリングとの間
には、耐はみ出し性（anti-extrusion）のＶ字形アダプ
タリング52が配置されている。この特許発明の本旨であ
る改良点が該米国特許明細書の第２図に示されており、
この高圧シールは、Ｔ字形の横断面形状を有しておりか
つシールリングの周囲に形成された開口部を備えている
ワイパシール100を有している。この構成により、ワイ
パシール100が孔216内に変形できるため、ピストンとワ
イパシール100との間に或る量の流体を通すことが可能
になり、このことは、ポンピングされる或る量の流体
が、コンポーネンツ26、42、44、52、60で構成された主
シールを通って逃散する場合に起きるようになってい
る。

米国特許第2,723,268号には、三角形状のシール（す
なわち、横断面が三角形のシール）の頂部がピストン壁
に当接するように構成された流体ピストン用のシール構
造が開示されている。このシールには、シールリングの
半径方向内表面に連結された通路が設けられており、こ
の通路はピストンの高圧側に向いている。これにより、
シールリングの半径方向内方の壁を加圧して、シリンダ
に対して外方に押し付け、良好なシールが得られるよう
にしている。この米国特許明細書の第２図には、このシ
ールとは逆の構成のシールが示されている。

米国特許第1,618,611号には、往復運動ピストン用の
シール構造が開示されており、該シール構造のうちの１
つの形態のシールには、通路を介して高圧に曝される半
径方向内方に向いた面が設けられている。これにより、
シールリングを外方に膨張させてシリンダ壁とより緊密
に係合させ、より有効なシールが得られるようになって
いる。また、この構造では、シールリングの外側に圧力
を加えて該シールリングをシリンダ部材に対して内方に
圧縮し、シリンダ部材をシールに対して移動させること
もできるようになっている。

本発明によれば、次のような構成すなわち、高圧領域
内の高圧及び低圧に交互に曝される高圧側と、互いに対
向する２つの溝形成側面と、１つの溝形成後面とを備え
た構造組立体が設けられた高圧シール組立体が提供され
る。前記３つの表面（すなわち、２つの溝形成側面及び
１つの溝形成後面）は、集合的にシール溝を形成するよ
うになっている。また、構造組立体は、前記溝形成後面
の領域から延びている、シールを設けるべき互いに隣接
する表面を備えている。

本発明のシール組立体は、前記シール溝内に嵌着でき
る形状を有する弾性シール部材を有しており、該弾性シ
ール部材は、前記高圧領域に面している高圧表面部分
と、前記高圧構造組立体の前記溝形成側面とシール係合
できる２つの側面部分と、前記高圧構造組立体の前記溝
形成後面に押し付けられるように配置される後面部分と
を備えている。

前記弾性シール部材及び前記高圧構造組立体は、前記
高圧領域内が高圧状態にあるとき、前記弾性シール部材
が押圧されて高圧シール位置を占める（高圧シール形状
になる）ことができるように配置されており、前記弾性
シール部材が高圧シール位置を占めるとき、前記弾性シ
ール部材の前記側面部分は、側部シール領域における前
記構造組立体の側面の側部シール表面部分を押圧しかつ
前記弾性シール部材の前記後面部分は、後部シール領域
における溝形成後面に隣接するようになっている。

本発明（少なくともその一部）は、次のような事実す
なわち、シール部材の性能及び寿命は、後部シール領域
から間隔を隔てた位置における側部シール領域から、構
造組立体を通って低圧領域に通じている逃がし通路手段
を設けることにより著しく改善できるという事実の発見
に基づいている。高圧領域が高圧になっている間は、後
部シール領域に幾分かの加圧流体が蓄積されると仮定す
ることは合理的な正当性があるといえる。また、高圧領
域が低圧になっている間は、この背圧によりシールがそ
の適正座着位置から変位し易いこと、及び、もしもこの
ことが繰り返しサイクル中に起きれば、この変位により
シール部材が損傷を受けるか、その適正な機能を果たさ
なくなることも考えられる。また、逃がし通路手段を設
けることにより、後部シール領域内の加圧流体をシール
部材の後ろから通すことができる通路が形成され、これ
により、シール部材をシール溝内の適正座着位置に保持
できると考えられる。しかしながら、理解すべきは、上
記仮定が正しいか否かに係わらず、本発明のシール組立
体の構成により、シール組立体のシール部材の作動及び
寿命を著しく改善できるということである。

本発明の他の特徴は、本発明の実施例についての以下
の詳細な説明により明らかになるであろう。

第１図には、本発明のシール組立体12を組み込んだ高
圧ポンプの一部が示されている。この高圧ポンプ10は、
シリンダ14と、該シリンダ14内で往復運動するピストン
すなわちプランジャ16とで構成されたシリンダ−ピスト
ン組立体を有している。シリンダ14の前端部には適当な
弁組立体（図面の明瞭化のため図示せず）が設けられて
おり、この弁組立体を通って、ピストン16の圧縮ストロ
ーク時には、高圧流体（例えば水）が、シリンダ14によ
り形成されるチャンバ18から排出され、また、ピストン
16の吸入ストローク時にはチャンバ18内に流入するよう
になっている。ピストン16を包囲する領域におけるチャ
ンバ18の容積を容易に減少させるため、チャンバ18内に
はフィラーチューブ19が配置されている。

シリンダ14とピストン16との組立体が適当なハウジン
グ構造体20に取り付けられており、ピストン16の後端部
が適当な駆動エレメント22に連結されている。一般的な
構成では、駆動エレメント22をクランクシャフトに連結
し、該クランクシャフトの回転によりピストン16を往復
運動させるようになっている。ピストン16は、該ピスト
ン16を適正に位置決めしかつ整合させるためのガイドブ
ロック24に配置されたベアリング23を通り、更にシール
組立体12を通って、駆動エレメント22からシリンダチャ
ンバ18内に延入している。また、ガイドブロック24には
半径方向の通路28が設けられており、冷却流体の供給、
及びシール組立体12からの全ての流体の漏洩に対応でき
るようになっている。

第２図に示すように、第１図〜第４図に示す本発明の
第１実施例によるシール組立体12は、次のような主要コ
ンポーネンツ、すなわち、 a.前方を向いている環状の位置決めフランジ32を備えた
バックアップリング30と、 b.シールスリーブ36とＯリング38とからなる第１シール
34と、 c.Oリング42とフェースシール部材（面シール部材）44
とからなる第２シール40とにより構成されている。

これと同じシール組立体12が、本願と同一の譲受人に
譲渡された「高圧運動用シール（High Pressure Dynami
c Seal）」という名称の親出願（S.N.07/333,342）の１
つの要旨になっていることを述べておく。このシール組
立体12の他の特徴は、他の特許出願によりカバーされる
であろう。本発明は、このシール組立体12におけるＯリ
ング38、42の構成に関し、特に、如何にしてこれらのＯ
リング38、42に圧力逃がし通路手段（pressure relief
passageway means）を設けるかという技術に関するもの
である。

本発明は、これらのＯリング38、42への変動する高圧
及び低圧の作用に関連する或る問題を認識することにあ
り、適正なシールを形成するにはこれらのＯリングに対
し通路逃がし手段（passageway relief means）を如何
に機能させるかという点だけでなく、これらのＯリング
の早期劣化の防止を図るときにこれらのＯリングに関連
する作動上の問題を軽減し、同時に、これらのＯリング
がそのシール機能を果たすことができるようにすること
にある。

本発明を正しく理解できるようにするため、Ｏリング
38、42及びこれらに関連する通路逃がし手段について詳
細に説明する前に、シール組立体12の全体的機能及び作
動について説明する。

以下に述べる詳細な説明において、２つのシール部材
38、42を「Ｏリング」と呼ぶものとする。しかしなが
ら、本発明の広い概念では、これらのシール（シール部
材）38、42を「Ｏリング」で構成する必要はなく、本発
明の教示に関して同様な機能的特徴をもつ他の構造のシ
ールで構成してもよい。例えば、これらのシール38、42
は、周方向軸線（circumferential axis）に対して垂直
な平面内で周方向に対称な横断面形状（例えば、円形、
楕円形、三角形、クローバ葉形、正方形、その他の形
状）にすることができる。また、これらのシール部材3
8、42は、荷重が作用したときには変形するが、荷重を
除去したときには元の形状に戻ることができる弾性材料
で作るべきである。これらのシール部材38、42に適した
材料として、例えば、ゴム、ネオプレン、ウレタン、そ
の他がある。

バックアップリング30は中央開口部46を備えている。
この中央開口部46は、ピストン16の外表面50の周囲での
厳格な公差の嵌合いを有している前方の環状表面部分48
と、後方に向かって半径方向外方に拡大している後方の
環状表面部分52とで構成されており、この後方の環状表
面部分52は、該表面部分52とピストンの外表面50との間
で拡大しているギャップ54を形成している。シールスリ
ーブ36は、ピストン16の外表面50の周囲に嵌合されてい
る内方の環状接触表面56を備えている。ピストン16が往
復運動するとき、その前方に向かう加圧ストローク時に
は、チャンバ18内に非常に大きな圧力（例えば10,000ps
i（約700kg/cm²）以上の圧力）が発生し、一方、後方に
向かう吸入ストローク時には、この圧力は大幅に低下す
る。このとき、シールスリーブ36に対し交互に作用する
高圧及び低圧により、シールスリーブ36がバックアップ
リング30に押し付けられる。これにより、シールスリー
ブ36の幾分かは、バックアップリング30の前方の環状表
面部分48とピストン16の外表面50との間の非常に小さな
空間を通って徐々にはみ出していく。（シールスリーブ
36のこの特別な構成及び機能は、「高圧シール組立体
（High Pressure Seal Assembly）」という名称の上記
関連出願においてより詳しく説明されているが、初め
に、本願の発明概念を認識するための充分な背景情報が
得られるようにするため、ここでも簡単に説明する。）本発明は、主として、Ｏリング38、42に作用するかよ
うな圧力変動に関連する問題に関するものである。Ｏリ
ング38は、位置決めフランジ32の前方部分に形成された
半径方向内方に向いた環状溝60内に配置されている。こ
のＯリング38は、シールスリーブ36及び位置決めフラン
ジ32と協働して、該位置決めフランジ32とシールスリー
ブ36との境界部のシールを形成すべく機能する。

他方のＯリング（第2Oリング）42は位置決めフランジ
32の外表面（外周面）64の周囲に配置されており、位置
決めフランジ32は、この第2Oリング42を位置決めしかつ
保持しておくための半径方向外方に配置された前方の環
状肩部62を備えている。第2Oリング42は前述のフェース
シール部材44と協働して、位置決めフランジ32の外周面
64とシリンダ14の隣接内周面66との間のシールを形成し
ている。従って、これらの第2Oリング42及びフェースシ
ール部材44により、流体が、チャンバ18から、バックア
ップリング30の前向き表面部分68とシリンダ14の後ろ向
き表面部分70との間を通って流れることが防止される。
より詳しくは、この第2Oリング42は低圧でのシール作用
をなすものであり、従って、フェースシール44がそのシ
ーリング形状をなすように促進する。

上記説明を背景情報として、本発明の本旨につき以下
に説明する。上記のように、これらのＯリングシールを
一般的に配置した場合には、Ｏリング（例えば番号38及
び42で示すようなＯリング）の早期劣化の問題にしばし
ば遭遇する。本願出願人の知る限りでは、この早期劣化
をきたす理由は未だ明確ではなくかつ充分に理解されて
いない。本発明において提案する解決策は、Ｏリング
（番号38及び42で示すようなＯリング）の早期劣化をも
たらすメカニズムの認識に大きく貢献できるものである
と信じている。しかしながら、後述のこの問題の認識が
正しく正確であるか否かに係わらず、これらのＯリング
38、42に関連して圧力逃がし通路手段を設けることによ
り、これらのＯリング38、42の有効作動寿命を大幅に長
くできることが判明している。

この点を、第４図を参照して更に説明する。第４図
は、第２図中に円で囲んだシール組立体の一部の拡大図
である。Ｏリング38は、２つの側面部74、76を有してい
ると考えることができる。側面部74は半径方向外方の表
面部分であり、Ｏリング38が位置決めされている環状溝
60の一部を形成する内方に向いた表面78に対して嵌着さ
れている。シール（Ｏリング）38の半径方向内方の表面
（側面部）76は、シールスリーブ36の半径方向外方の表
面80に当接している。位置決めフランジ32は、環状溝60
の一部を形成している前向き表面部分82を備えており、
該表面部分82はＯリング38の後方の表面部分84と係合し
ている。最後に、Ｏリング38は、チャンバ18内の流体圧
力に直接曝される前方部分86を備えている。位置決めフ
ランジ32の前方部分には軸線方向に延在している溝88が
設けられており、該溝88は、後述のように、Ｏリング38
のための圧力逃がし通路を形成するものである。第３図
から分かるように、この溝すなわち通路88は比較的小さ
な幅寸法を有している。例えば、Ｏリング38が約2.5mm
の直径を有するものであるとき、溝88の横断面積は約0.
1〜0.3mm²にするのがよい。換言すれば、溝88の幅は、
Ｏリング38の360°の全範囲の弧の長さのうちの0.1〜５
°（より好ましくは、１〜２°）の範囲の弧の長さにす
るのが好ましい。

第４図から分かるように、通路88は後面90に終端して
おり、この後面90は、Ｏリング32の環状溝60の後面（位
置決めフランジ32の前向き表面部分）82から適度の距離
だけ前方の位置に配置されている。このように配置する
意味については後述する。圧力逃がし通路88の機能を論
じる前に、番号38で示すようなＯリングの早期劣化を引
き起こす原因であると従来考えられているメカニズムに
ついて説明する。ピストン16の加圧ストローク時には、
チャンバ18内の圧力は25,000psi（約1,760kg/cm²）以
上、場合によっては60,000psi（約4,200kg/cm²）以上に
達することがある。この初期圧力上昇は、直ちにＯリン
グ38の前方表面部分86に伝播され、Ｏリング38が後方に
圧縮される。これにより、Ｏリング38の側面部74、76が
それぞれ半径方向内方及び外方に押圧され、同時に、Ｏ
リング38の後方の表面部分84が、位置決めフランジ32の
隣接する前向き表面部分82に対して後方に押し付けられ
る。Ｏリング38が弾性変形可能であれば、チャンバ18内
の圧力が上昇するとき、表面74、76、84に作用する圧力
もまた増大する。次に、ピストン16の加圧ストロークが
完了してピストン16がその戻り吸入ストロークを開始す
ると、チャンバ18内の圧力が大幅に低下する。これによ
り、Ｏリング38が弛緩し、その弾性のため、表面74、7
6、84に作用する圧力が低下したときの低圧力時の形状
に戻る。

溝88の横断面積は、次のような条件、すなわち、チャ
ンバ18が加圧され、直ちにこの上昇圧力がＯリング38に
作用するとき、Ｏリング38が瞬時に活動して半径方向内
方及び外方への押圧作用をなし、低圧時の適正シールを
形成できるように定めるべきである。また、通路88の横
断面積は、次のような条件、すなわち、ピストン16の吸
入ストローク時に、Ｏリング38の後ろに蓄積された流体
をＯリング38の前方の領域に逃がすことができる充分大
きな面積にすべきである。

水のような流体は一般に非圧縮性流体であると考えら
れているけれども、チャンバ18内に非常に高い流体圧力
が存在する場合には、或る程度圧縮される。また、Ｏリ
ング38の側面74、76が位置決めフランジ32及びシールス
リーブ36の隣接表面を緊密に押圧するとはいえ、或る少
量の流体は、これらの表面74、76を通り、更にＯリング
38の後方の表面部分84と位置決めフランジ32の隣接表面
82との間を通って漏洩するであろう。ピストン16が戻り
ストロークにあって、チャンバ18内の圧力が大幅に低下
した場合には、Ｏリング38後方の表面84に隣接している
この少量の流体が、Ｏリング38の側面部74、76を通って
全体的に流出することはないが、Ｏリング38の後方の表
面84と位置決めフランジ32の隣接表面82との間の流体が
充満された空間が僅かに拡がることがあると、この領域
内の圧力が緩和されると推測される。

その後のピストン16の加圧ストローク時にも、これと
同じ現象が繰り返されると考えられ、このため、両表面
82、84の間の領域に、流体が徐々に蓄積し続ける。両表
面82、84の間に蓄積される流体が充分多量になると、遂
に、Ｏリング38は、位置決めフランジ32の前方の半径方
向内方に向いた表面部分94とシールスリーブ36の外表面
80とにより形成されたギャップ92内にはみ出し始める。
従って、チャンバ18内の圧力が主としてシール（Ｏリン
グ）38の前面86に向かって作用していて該Ｏリング38を
最後方に押しやるという事実にも係わらず、実際には、
Ｏリング38は、流体圧力によるこの後方への推力（スラ
スト）に抗して徐々に前方に移動するため、Ｏリング38
自体の破損が早められると推測される。

この問題を緩和するのに、Ｏリング38の作動について
の上記動力学的解析が正しいものであると仮定して、本
発明では通路88が設けられている。この通路88は、Ｏリ
ング38の後面84とこれに隣接する表面82との間に蓄積す
る全ての流体が逃げることのできるルートである。注目
すべきは、通路88の後面90が位置決めフランジ32の前面
82から間隔を隔てて配置されており、これにより、中間
隣接表面部分96と呼ぶことができる表面部分が形成さ
れ、この表面部分96が依然として隣接表面部分98に押し
付けられて、両表面96、98の領域にシール係合が形成さ
れるようになっていることである。通路88の幅は、Ｏリ
ング38の全周の長さに比べてかなり小さいため、通路88
の領域においてＯリング38のシール係合が損なわれるよ
うなことがあっても、Ｏリングのシールに関する機能の
有効性が失われることはない。

Ｏリング38に対する圧力逃がし通路88の正確な寸法Ｏ
リング形状は、例えば、Ｏリング38及び該Ｏリング38が
配置される環状溝60の形状、変形に対するＯリング38の
抵抗、Ｏリング38が受ける圧力、及びその他の多数のフ
ァクタに基づいて変えることができる。

一般に、好ましい構成であると考えられるものは、通
路88の後部終端領域（後面）90は、Ｏリング38の半径方
向外方の押圧面（側面部）74が終端する領域から少なく
とも適度の距離だけ前方に配置すべきである。従って、
Ｏリング38の後方の外側部分が半径方向外方に押圧され
て、この部分に隣接する表面に対してシール係合する或
る領域が得られるようになる。

本発明の好ましい実施例によれば、Ｏリング38の公称
横断面直径が約2.5mmであるとき、通路88の後部終端領
域90からＯリング38の後面84までの距離（この距離を、
第４図に符号「ａ」で示してある）は、約0.1〜1.0mmの
範囲にすべきである。この距離をパーセント（百分率）
で表すならば、より好ましい範囲は、Ｏリング38の圧縮
された最小直径の約５〜50％になるであろう。

可能性のある別の形態として、通路（溝）88をＯリン
グ32が隣接する位置決めフランジ32に形成するのではな
く、Ｏリング38自体に形成することができるし、或いは
そのようなベント通路88をＯリング38に複数個設けるこ
ともできる。

第２図に示すように、通路88は、シール（Ｏリング）
42に関しても同様なベント機能すなわち圧力逃がし機能
を呈するが、Ｏリング42のベント作用はその半径方向内
方の表面の箇所で行われる点でＯリング38のベント作用
とは異なっている。

第５図及び第６図には、本発明の第２実施例が示され
ている。この第２実施例のコンポーネンツであって、第
１実施例のコンポーネンツに対応するコンポーネンツ
は、第１実施例に使用した番号に添字「ａ」を付して区
別してある。

従って、ポンプ10aは、シリンダ14a、ピストン16a及
びシール組立体12aとにより構成されている。また、シ
ール組立体12aは、バックアップリング30aと、シールス
リーブ36a及びＯリング38aからなる第１シール34aと、
Ｏリング42a及びフェースシール部材44aからなる第２シ
ール40aとにより構成されている。

この第２実施例は、第２シール40aが、バックアップ
リング30aの前向き表面68aとシリンダ14aの後ろ向き表
面70aとの横方向境界部に配置されている点で、第１実
施例とは異なっている。また、圧力逃がし通路88aにつ
いても、第１図〜第４図の実施例（第１実施例）の圧力
逃がし通路88の構成とは異なっている。

この第５図及び第６図に示す第２実施例の構成におい
ては、バックアップリング30aのフランジ（位置決めフ
ランジ）32aが、半径方向外方の円筒状表面100を有して
おり、該表面100は、シリンダ14aの内周面66aに対し緩
く嵌合している。フランジ32aの表面100とシリンダ14a
の内周面66aとの境界部の領域において、フランジ32aに
は圧力逃がし通路88aが形成されている。この通路88a
は、バックアップリング30aに至る全長に亘って延在し
ており、番号102で示す箇所において僅かに上方に向い
ている。このため、通路88aの後部は、第１実施例のＯ
リング42に対する通路88のように、Ｏリング42aに対し
てほぼ同様の位置に終端している。

Ｏリング38aのための適当な圧力逃がし通路を形成す
るため、分岐通路103が設けられている。この分岐通路1
03は、フランジ32aの外側から半径方向内方に導かれて
いて、Ｏリング38の後方の外表面部分に通じている。

Ｏリングの劣化を防止する圧力逃がし通路に関し、第
５図及び第６図に示す第２実施例のシールの作動モード
は、第１実施例の作動モードと実質的に同じである。従
って、第２実施例に関してこれ以上詳細な説明は省略す
る。

本発明の教示から逸脱することなくして、本発明に種
々の変更を加えることができ、本願には２つの好ましい
実施例を示したが、本発明の教示を取り入れた他のシー
ル構造を考え得ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるシール組立体を使用した高圧ポ
ンプの長手方向中心軸線に沿う断面図である。第２図は、第１図のシール組立体の長手方向中心軸線に
沿う拡大断面図である。第３図は、第２図の３−３線に沿う断面図である。第４図は、第２図と同様な断面図であり、第２図のシー
ル組立体の一部を更に拡大して示すものである。第５図は、本発明の第２実施例を示す第２図と同様な断
面図である。第６図は、第５図の６−６線に沿う断面図である。 10、10a……高圧ポンプ、12、12a……シール組立体、1
4、14a……シリンダ、16、16a……ピストン（プランジ
ャ）、18……高圧チャンバ、30、30a……バックアップ
リング、32、32a……位置決めフランジ、34、34a……第
１シール、36、36a……シールスリーブ、38、38a……Ｏ
リング、40、40a……第２シール、42、42a……Ｏリング
（第2Oリング）、44、44a……フェースシール、46……
中央開口部、54……ギャップ、88、88a……圧力逃がし
通路（溝）、92……ギャップ、103……分岐通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者オリヴィアエルトレモーレットジュニアアメリカ合衆国ワシントン州 98020 エドモンズアンドーヴァーストリート 18334 (72)発明者シガードシーモードルアメリカ合衆国ワシントン州 98070 ヴァーションアイランドピーオーボックス 5087 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 53/00 F16J 15/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】a.高圧領域内で高圧及び低圧に交互に曝さ
れる高圧面と、集合的にシール溝を形成するための、互
いに対向する２つの溝形成側面及び１つの溝形成後面
と、シールを設けるための、該溝形成後面の領域から延
びた互いに隣接する表面とを備えている高圧構造組立体
と、 b.前記シール溝内に嵌着できる形状を有する弾性シール
部材であって、前記高圧領域に面している高圧表面部分
と、前記高圧構造組立体の前記溝形成側面とシール係合
できる２つの側面部分と、前記高圧構造組立体の前記溝
形成後面に押し付けられるように配置される後面部分と
を備えている弾性シール部材とを有しており、 c.前記高圧領域内が高圧状態にあるとき、前記弾性シー
ル部材の前記各側面部分は、関連する側部シール領域に
おける前記表面の関連するシール側面部分を押圧しかつ
前記弾性シール部材の前記後面部分は、後部シール領域
における溝形成後面に隣接し、 d.更に、逃がし通路手段を有しており、該逃がし通路手
段が、前記側部シール領域の少なくとも１つから低圧状
態にある領域に通じており、前記高圧領域内が高圧になった後、前記後部シール領域
内の圧力を逃がすように構成したことを特徴とするシー
ル組立体。
【請求項２】前記逃がし通路手段は、前記高圧構造組立
体内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載
のシール組立体。
【請求項３】前記弾性シール部材は、前記シール溝内で
360°の周方向に亘って延在し、前記逃がし通路手段
は、前記弾性シール部材の長手方向部分に沿って該弾性
シール部材と直接連通しており、弾性シール部材の前記
長手方向部分が弾性シール部材の周方向に沿って0.1〜
５°の範囲に延在していることを特徴とする請求項１に
記載のシール組立体。
【請求項４】前記シール部材は、公称横断面直径を有
し、前記逃がし通路手段は、後部終端領域を有してお
り、該後部終端領域が、前記高圧構造組立体の後面か
ら、前記公称横断面直径の1/20〜1/2の範囲内の間隔だ
け隔たって配置されていることを特徴とする請求項１に
記載のシール組立体。