JP3865432B2 - バックアップリング - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、オイル、空気、不活性ガス、冷媒等の流体をシールするシールリングに用いられるバックアップリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
コンプレッサー等に用いられるオイル、空気、不活性ガス、冷媒等の流体をシールする方法としては、図1に示すように、シリンダ等の相手部材1とピストン2等の間に、相手部材1と接触するシールリング3を設け、そのシールリング3の内径側面にバックアップリング4を設けたシール部材が知られている。また、図2に示すように、シールリング3及びバックアップリング4に加え、バックアップリング4の内径面側に金属製のテンションリング5を設けたシール部材も知られている。
【0003】
上記のシールリング3に用いられる材料としては、四フッ化エチレン樹脂(以下、PTFEと略する。)に、銅系又は鉄系の合金とカーボン繊維とを配合した樹脂組成物を用い、相手部材1への攻撃性及び自己摩耗性を抑制するものが知られている(特開昭58−72770号公報参照)。
【0004】
また、上記のバックアップリング4に用いられる材料としては、一緒に用いられるシールリング3と同様の材料や、シールリング3と均一に接触するようにゴム系の材料を用いることが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記樹脂組成物に用いられたシールリング3は、潤滑性、シール特性、及び耐摩耗性が充分改善されないため、高負荷条件で使用すると摩耗が大きくなり、長時間使用するとシール機能が低下する問題点を有している。
【0006】
また、バックアップリング4にシールリング3と同様の材料を用いた場合、シールリング3の摩耗により発生する摩耗粉がシールリング3とバックアップリング4の間に入り込み、シールリング3と相手部材1との摺動により発生する熱や、上記シール部材にかかる圧力の影響で、上記摩耗粉が接着効果を示し、シールリング3とバックアップリング4とが固着する問題点を有している。
【0007】
さらに、バックアップリング4にゴム系の材料を用いた場合は、シールリング3にかかる圧力が大きくなりすぎたとき、バックアップリング4が変形を生じたり、シールリング3の摩耗により発生する摩耗粉によりシールリング3とバックアップリング4とが固着する問題点を有している。
【0008】
さらにまた、シールされる流体がオイルの場合、オイル劣化物がシールリング3とバックアップリング4との間に入り込み、これにより固着が生ずる問題点を有している。
【0009】
上記のようにシールリング3とバックアップリング4とが固着すると、シールリング3が相手部材1を押す力が不均一となり、シールリング3と相手部材1とが均一に接触しない場合が生じる。このとき、シールもれが発生しやすくなり、シールリングとしての機能を果たさなくなってしまう。
【0010】
そこで、この発明の課題は、シールリングとバックアップリングとの固着を生じないバックアップリングを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、流体のシールに用いられるシールリングの内径側面に設けられるバックアップリングにおいて、上記パックアップリングに用いられる材料を、上記シールリングと異なる材料であり、かつ、フッ素樹脂を含有する材料とすることを特徴とする。
【0012】
また、上記バックアップリング用材料として、フッ素樹脂100重量%からなる材料を用いることができる。
【0013】
さらに、上記フッ素樹脂として、四フッ化エチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体から選ぶことができる。
【0014】
上記バックアップリングに用いられる材料は、優れた非粘着性を有し、かつ、シールリングの材質と異なるので、シール部材として用いても、シールリングの摩耗粉やオイルの劣化物等によるシールリングとバックアップリングの固着を発生させることなく、シールリングとしての機能を維持させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0016】
この発明にかかるバックアップリングは、オイル、空気、不活性ガス、冷媒等の流体のシールに用いられるシールリングの内径面側に設けられるものである。また、この発明にかかるシール部材は、上記流体のシールに用いられるシールリングとこのシールリングの内径側面に設けられる上記バックアップリングとを組み合わせてなるものであり、図1に示すような、これら2つのリングからのみ構成されるものや、図2に示すような、上記バックアップリングの内径側面に、SUSや鉄−コバルト等の金属製や樹脂製のテンションリングを有する3つのリングからなるものがある。
【0017】
また、上記バックアップリングは、流体から加わる圧力やテンションリングからの押しつける力をシールリングに均一にかかるようにするために使用し、シールリングのシール性を向上させることができる。
【0018】
さらに、上記テンションリングを設けた場合は、上記シールリングをシリンダ等の相手部材に押しつける力を大きくすることができ、上記シールリングのシール性を向上させることができる。
【0019】
上記3つのシールリングの断面形状は、特に限定されるものでないが、図1又は図2に示すように、断面が矩形で、上記シールリングの内径面にバックアップリングを配置し、必要に応じて、バックアップリングの内径面にテンションリングを配置するものは、各リングそれぞれの効果をより発揮することができる。
【0020】
上記バックアップリングに用いられる材料は、上記シールリングの材料と異なる材料であり、かつ、フッ素樹脂を含有する材料からなる。上記シールリングの材料と異なる材料を用いるのは、上記シールリングの摩耗粉により上記シールリングと上記バックアップリングとが固着するのを防止するためである。
【0021】
また、上記バックアップリング用樹脂組成物中のフッ素樹脂の例としては、四フッ化エチレン樹脂(以下、PTFEと略する。)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、PFAと略する。)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(以下、FEPと略する。)、ポリクロロトリフルオロエチレン(以下、PCTFEと略する。)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(以下、ETFEと略する。)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(以下、ECTFEと略する。)、ポリビニリデンフルオライド(以下、PVDFと略する。)、ポリビニルフルオライド(以下、PVFと略する。)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、EPEと略する。)等をあげることができる。
【0022】
他のフルオロカーボン樹脂として、上記フルオロカーボン樹脂の各モノマーを1:10〜10:1の割合で重合し、2種類又は3種類以上の2元共重合体や3元共重合体等のフルオロカーボン樹脂としてもよい。
【0023】
これらの中でも、PTFE、PFA、FEP、ETFE等を用いることが、非粘着性の面からより好ましく、シールリングとしてPTFE系のものを使用する場合は、PFA、FEPが特に好ましい。
【0024】
上記バックアップは、上記フッ素樹脂のみ、すなわち、上記バックアップ材料中のフッ素樹脂の含有量が100重量%のものを用いることができる。また、必要に応じて、上記フッ素樹脂以外に、各種の充填材を添加することもできる。この場合、上記フッ素樹脂の非粘着性を妨げないように、上記バックアップ材に対して、フッ素樹脂97〜70重量%、上記充填材3〜30重量%が好ましい。
【0025】
上記バックアップの成形方法は、特に限定されているものではなく、例えば、上記樹組成物中のフッ素樹脂がPTFEの場合は、タンブラーミキサ、ヘンシェルミキサ等の混合機に上記バックアップ材中の各成分を乾式混合した後、圧縮成形して焼成する方法、加熱加圧して圧縮成形する方法等を採用することができ、PFA、FEP、ETFE等については、射出成形、押出成形を行うことができる。
【0026】
上記シールリングに用いられる材料は、熱可塑性樹脂に充填材を添加したシールリング用樹脂組成物である。上記熱可塑性樹脂としては、上記パックアップリングに用いられたPTFE、PFA、ETFE等の各種フッ素樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂(以下、PEEKと略する)、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。これらのなかでも、自己潤滑性、シール性、耐熱性、耐薬品性等の点からPTFEが好ましい。
【0027】
上記PTFEの中でも、重量平均分子量300万〜1000万の重合体は、融点327℃以上の温度での溶融粘度が高いので、成形に際して圧縮成形は可能であるが、通常の射出成形は不可能な樹脂である。このようなPTFEとしては、伊国モンテジソン社製:アルゴフロン、デュポン社製:テフロン、英国アイ・シー・アイ社製:フルオン、ダイキン工業社製:ポリフロンが挙げられる。
【0028】
また、これら諸原料を混合して成形される上記シールリングや上記バックアップリング等のシール材の形状としては、組み込み性を重視して、ストレートカット、アングルカット、ステップカット、複合ステップカット等の切欠部をシールリングに設けてもよく、また、シール性を重視するのであれば、エンドレスリングにしてもよい。ストレートカットは、切欠部を設けるときに比較的容易で効率的であるため、生産性に優れる。一方、ステップカットや複合ステップカットは、シールの密封性に優れており、アングルカットはこれら2つの中間的な特性を持っている。
【0029】
【実施例】
以下に、この発明にかかるバックアップリング及びシールリングについて具体例を示す。
【0030】
(実施例1〜3、参考例1〜3、比較例1〜3)
リング成形
下記に示す材料を、表1に記載の量に従って混合し、シールリング及びバックアップリングを成形した。それぞれのリングのサイズは、下記の通りである。
【0031】
▲1▼シールリング
1)PTFE 三井デュポンフロロケミカル社製:テフロン7J
2)炭素繊維(CFと略する) 東レ社製:MLD30
3)銅−鉛共晶粉末(CU−Pbと略する) 福田金属箔粉工業社製:CL−At−100−KJ4
4)二硫化タングステン(WS2 と略する) 和光純薬社製
5)PEEK ICI社製:ビクトレックス150P
▲2▼バックアップリング材料
6)PTFE 三井デュポンフロロケミカル社製:テフロン7J
7)PFA 三井デュポンフロロケミカル社製:テフロンPFA340−J
8)FEP 三井デュポンフロロケミカル社製:テフロンFEP100−J
9)ETFE 旭硝子社製:アフロンCOP C88A
10)ガラス繊維(Eガラス) 旭ファイバーグラス社製:ミルトファイバーMF06MB120
11)グラファイト ロンザ社製:グラファイトKS−6
▲3▼各リングのサイズ及び合い口形状
・シールリング
サイズ:φ23.4mm(外径)×2.0mm(肉厚)×3.0mm(幅)
合い口形状:ステップカット
・バックアップリング
サイズ:φ19.4mm(外径)×1.0mm(肉厚)×3.0mm(幅)
合い口形状:ストレートカット。
【0032】
シール部材の組立て
上記のシールリング及びバックアップリングを図2に記載のように組み合わせ、シール部材を組み立てた。このとき、用いたテンションリングは、スレンレス鋼SUS304からなる。
【0033】
テスト
冷蔵庫に用いられるタンク容量5000mlのR22冷媒のコンプレッサを用いて、上記シール部材を組み込み、回転数3200rpm、タンク内設定圧力12kgf/cm2 、冷凍機油なしの条件下で300時間運転し、初期と300時間経過後のタンク設定圧力までの到達時間を測定した。また、テスト後のリングの固着状態を調べた。その結果を表1に示す。なお、上記シール部材を組み込みこんだシリンダの内径は、φ23.36mmである。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】
この発明によれば、上記バックアップリングに用いられるバックアップ用材料は、優れた非粘着性を有し、かつ、シールリングの材質と異なるので、シール部材として用いても、シールリングの摩耗粉やオイルの劣化物等によるシールリングとバックアップリングの固着を発生させることなく、シールリングとしての機能を維持させることができる。
【0036】
さらに、上記パックアップリング及びこれを用いたシール部材は、各種の分野で使用することができ、特に、オイル、空気、不活性ガス、冷媒等をシールする装置には最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】シール部材の使用形態の一例を示す断面図
【図2】シール部材の使用形態の他の一例を示す断面図
【符号の説明】
1 相手部材
2 ピストン
3 シールリング
4 バックアップリング
5 テンションリング
Claims (1)
- 流体のシールに用いられるシールリングの内径側面に設けられるバックアップリングにおいて、上記シールリングは、四フッ化エチレン樹脂に充填材を添加したシールリング用樹脂組成物からなり、また、上記バックアップリングを構成するバックアップリング用樹脂組成物は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体から選ばれるフッ素樹脂からなり、上記バックアップリング用樹脂組成物中の上記フッ素樹脂の含有量は100重量%であることを特徴とするバックアップリング。
Priority Applications (1)
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JP15794096A JP3865432B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | バックアップリング |
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JPH102417A JPH102417A (ja) | 1998-01-06 |
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ID=15660801
Family Applications (1)
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JP15794096A Expired - Lifetime JP3865432B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | バックアップリング |
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JP (1) | JP3865432B2 (ja) |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP15794096A patent/JP3865432B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH102417A (ja) | 1998-01-06 |
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