JP3957832B2

JP3957832B2 - Fluid seal device

Info

Publication number: JP3957832B2
Application number: JP25428897A
Authority: JP
Inventors: 真太郎渡辺; 正楠瀬; 保幸田中; 明士小池; 幸文外山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JPH1182755A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の加圧流体で作動する流体機器に適用される流体シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、油圧により作動する油圧シリンダの従来の１例を示す。図２において、１はシリンダである。３０は該シリンダ１内に往復摺動自在に嵌合されたピストンで、シリンダ１の内周１ａに摺動するピストン部９、ピストンロッド部２及び被駆動体（不図示）に連結されるフランジ部３より成る。
【０００３】
前記シリンダ１内には、前記ピストン３０のピストン部９によって２つの油室１１ａ、１１ｂが区画形成されている。１０ａ及び１０ｂは前記油室１１ａ及び油室１１ｂに作動油（圧油）を夫々給排するための油穴であり、該油室１１ａと油室１１ｂとの圧力差によって前記ピストン３０がシリンダ１内を往復するようになっている。
３１は前記ピストン３０の背部に形成される背部室、４は該背部室３１を覆う蓋である。
【０００４】
前記シリンダ１の内周には、油室１１ａ側に取付ライナ５ａが、油室１１ｂ側に取付ライナ５ｂが夫々圧入されている。前記取付ライナ５ａ及び５ｂの油室１１ａ及び１１ｂ寄りの内周には高圧シール６ａ及び６ｂが設けられている。
該高圧シール６ａ、６ｂは、その内周とピストン３０のピストンロッド部２の外周との間に微小な隙間が形成される非接触型のフローチングシールにより構成される。
７ａ及び７ｂは前記取付ライナ５ａ及び５ｂに取付けられた軸受で、前記高圧シール６ａ及び６ｂの外側に夫々配置され、該高圧シール６ａ及び６ｂからの漏油等によって潤滑されるようになっている。
【０００５】
さらに前記取付ライナ５ａ及び５ｂには、前記軸受７ａ及び７ｂの外側に低圧シール８ａ及び８ｂが設けられている。低圧シール８ａ及び８ｂはシール性の良好なＵパッキン等の接触型シールが用いられ、軸受７ａ及び７ｂを通過した油の外部への漏洩を阻止している。
１２ａは、前記軸受７ａと低圧シール８ａとの間に穿設されたドレン穴、１２ｂは軸受７ｂと低圧シール８ｂとの間に穿設されたドレン穴であり、前記軸受７ａ及び７ｂを通過し、低圧シール８ａ及び８ｂによりシールされた油が該ドレン穴１２ａ及び１２ｂから外部に排出されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の流体シール装置には次のような解決すべき課題がある。
【０００７】
（１）軸受７ａ、７ｂには、一般に銅合金等の軟質金属が用いられている。然るに、油室１１ａ、１１ｂ内の作動油の温度上昇、あるいは摩擦熱による該軸受７ａ、７ｂの温度上昇があると、銅合金製の軸受７ａ、７ｂの熱変形は、ピストンロッド部２と軸受７ａ、７ｂとの隙間を小さくする方向に作用する。このため、かかる従来技術においては、軸受７ａ、７ｂによるピストンロッド部２の隙間の過小による、いわゆる抱き付きによる軸受の損傷の発生を防止するため、軸受隙間を大きく設定せざるを得ず、ピストンロッド部２の径が大きくなる程前記隙間は大きくなる。これにより、軸受７ａ、７ｂ部からの油漏れが多くなる。
【０００８】
（２）ピストン３０のフランジ部３に結合される被駆動体に軸直角方向の交番荷重が作用すると、ピストン３０はこれのピストンロッド部２と軸受７ａ、７ｂとの前記軸受隙間内で半径方向に運動し変位する。
そして、かかるピストンロッド部２の前記半径方向変位量が、低圧シール８ａ、８ｂの接触シールの許容変位量を越えると該低圧シール８ａ、８ｂのシール能力が無くなり、油の漏れ量が急激に増加し、あるいは接触型シールつまり低圧シール８ａ、８ｂの損傷が発生する。
殊にピストンロッド部２の径が大きくなると該ピストンロッド部２の半径変位量が大きくなるため、通常の接触型シールではかかる半径方向の変位量に追随できず、適用可能な接触型シールが皆無となり前記不具合の発生が避けられなくなる。
【０００９】
本発明にかかる従来技術の課題に鑑み、ピストンの半径方向変位量が過大となり、あるいは軸受隙間が過大となっても、かかる変位や隙間の変化に影響されることなく確実に油等の流体をシールできるとともに、シール部の寿命が延長され、かつ低コストの流体シール装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、シリンダの内周を往復動するピストンと、該シリンダの内周にて前記ピストンを支持する軸受と、前記ピストンとシリンダの内周とにより区画形成され、加圧流体が給排される流体室と、該流体室と外部との間を流体密にシールするシール機構とを備えた流体シール装置であって、前記シール機構は、前記シリンダの内部に前記ピストンの外周に臨んで形成された空間と、該空間内に移動可能に収納されたフローチングケースと、該フローチングケースの内周に前記ピストンの外周に摺接して設けられた第１のシールリングと、該第１のシールリングの外周側に並設され弾力によって前記第１のシールリングの内周を前記ピストンの外周に押圧する第１の弾性リングと、前記フローチングケースの外側側面とこれに対向する前記シリンダの側板との間に、前記フローチングケースの外周側に形成された前記空間内と外部との間を流体密にシールする第２のシールリングと、該第２のシールリングの内側に並設され弾力によって前記第２のシールリングを前記側板に押圧する第２の弾性リングとを備え、前記第２のシールリングが、前記フローチングケースの外側側面と前記側板との摺接部分より前記ピストン側に位置され、さらに前記ピストンの半径方向変位量より大きく離れた部分に設けられたことを特徴とする流体シール装置を提案する。
【００１１】
かかる発明によれば、フローチングケースの内周に並設された内側の第１のシールリング及び該第１のシールリングの外周側の第１の弾性リングのうち該第１のシールリングはピストンの外周に常時摺接することにより軸受の作用及び半径方向の隙間を一定に保持する作用をなし、また前記第１の弾性リングは半径方向に弾力性を保持しながらピストンの半径方向の変位に追従してシール作用を行なう。
【００１２】
これにより、ピストンの半径方向の変位が大きくなっても、第１の弾性リングが速やかに追従して良好なシール性を保持することができる。また、軸受隙間が過大となっても、前記第１のシールリングと第１の弾性リングの接触型の２段階シールにより確実に流体のシールをなすことができる。
【００１４】
また、かかる発明によれば、フローチングケースの空間内での移動により、該フローチングケースの外側側面とシリンダの側板との当接部に隙間が生じても、前記第２の弾性リングがフローチングケースの変位に追従して前記第２のシールリングを側板の当接部に押し付けてシール作用を行なうので、該当接部からの流体の漏洩は確実に阻止される。
さらに、前記第２のシールリングが、前記フローチングケースの外側側面と前記側板との摺接部分より前記ピストン側に、前記ピストンの半径方向変位量より大きく離れて位置されたことにより、前記フローチングケースの外側側面と前記側板との摺接部分に損傷が生じても、これが前記第２のシールリングのシール性に影響を及ぼすことがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
本発明の実施形態は、図２に示す油圧シリンダの取付ライナ５ａ、５ｂ、高圧シール６ａ、６ｂ、軸受７ａ、７ｂ、低圧シール８ａ、８ｂ等からなる油圧シール部を改良したものである。
図２において、１はシリンダであり、該シリンダ１内にはピストン部９、ピストンロッド部２及びフランジ部３より成るピストン３０が往復摺動自在に嵌合されている。
【００１７】
前記シリンダ１内には、前記ピストン３０のピストン部９によって２つの油室１１ａ、１１ｂが区画形成されている。
１０ａ及び１０ｂは前記油室１１ａ、油室１１ｂに作動油を夫々給排するための油穴であり、該油室１１ａと油室１１ｂとの圧力差によって前記ピストン３０がシリンダ１内を往復動するようになっている。
３１は前記ピストン３０の背部に形成される背部室、４は背部室３１を覆う蓋である。
前記シリンダ１の内周には、油室１１ａ側に取付ライナ５ａが、油室１１ｂ側に取付ライナ５ｂが夫々圧入されている。以上の構成は図２に示す従来の油圧シリンダと同様である。
【００１８】
本発明は前記のように図２に示す油圧シリンダの油圧シール部を改良したもので、図１はその実施形態を示す図２のＺ部の拡大図である。
図１において、シリンダ１に圧入された取付ライナ５ｂの端面５ｂ₁ には、穴あき円板上の側板１８ｂがボルト（不図示）によって固着されている。１９ｂは該側板１８ｂの内面２６と前記端面５ｂ₁ との油漏れをシールするＯリングである。
【００１９】
２５は前記取付ライナ５ｂに凹設された空間で、前記端面５ｂ₁ の内周側からシリンダ１の内側へむけて凹設され、その内部には円環状のフローチングケース１３ｂが収納されている。該フローチングケース１３ｂは前記空間２５内にその端面と微小間隙を存して浮動状態にて収納され、その外側面２７（詳細は後述）と前記側板１８ｂの内面２６とを当接させたとき、内側面２８と前記空間２５の側面２９との間に微小間隙ｈが形成される。
【００２０】
そして前記フローチングケース１３ｂの内周には、内側にウェアリング１４ｂ、外側にＯリング（弾性体）１５ｂ₂ とシールリング１５ｂ₁ とより成る低圧ロッドシール１５ｂが長手方向に並設されている。
前記ウェアリング１４ｂは、その内周面を前記ピストンロッド部２の外周面に摺接させた接続型シールであり、ＰＴＦＥ等の樹脂材からなる。
また、前記低圧ロッドシール１５ｂは外周側のＯリング１５ｂ₂ の弾力でシールリング１５ｂ₁ の内周をピストンロッド部２の外周に押圧するように構成された組合せ型のシールである。尚、該低圧ロッドシール１５ｂはＵパッキンでもよい。
【００２１】
１６ｂは前記フローチングケース１３ｂの外側面２７と側板１８ｂの内面２６との間をシールする低圧端面シールで、前記低圧ロッドシール１５ｂと同様、側板１８ｂの内面２６に当接されるシールリング１６ｂ₁ と該シールリングを押し付ける弾性体からなるＯリング１６ｂ₂ とによって構成されている。
前記低圧端面シール１６ｂが挿入されるリング溝３２の外周側には、浅い切欠き溝２０ｂが刻設されている。該切欠き溝２０ｂの半径方向長さＬはピストンロッド部２の半径方向変位量よりも大きく形成される。
そして前記フローチングケース１３ｂは、前記切欠き溝２０ｂよりも外周側の外側面２７が側板１８ｂの内面２６と反対側に前記間隙ｈを存して当接し、前記リング溝３２よりも内周側は前記側板１８ｂとｈ₁ なる間隙を形成している。
【００２２】
また前記フローチングケース１３ｂには、その外周面から内周面へと貫通された連通孔１７ｂが設けられ、該連通孔１７ｂは前記空間２５と前記軸受７ｂの外側の空間２１ｂとを連通している。１２ｂは前記空間２１ｂと外部とを連通するドレン穴である。
【００２３】
かかる構成からなる油圧シール装置において、軸受７ｂへの油圧０（ゼロ）のときには、フローチングケース１３ｂは、低圧端面シール１６ｂの圧縮及び反作用力で取付ライナ５ｂの側面２９に押し付けられている。
また、軸受７ｂに所定の圧力で油（潤滑油）が供給されているときは、空間２１ｂを経てドレン穴１２ｂへと流れる油には管路抵抗を生じ、この管路抵抗に相当する圧力Ｐが軸受７ａ及び空間２１ｂに生ずる。この圧力Ｐが間隙ｈに入ってフローチングケース１３ｂの内側面２８に作用し、該フローチングケース１３ｂを前記側板１８ｂに押し付ける。
【００２４】
また、前記空間２１ｂ内の油は連通孔１７ｂを経て空間２５に入り、フローチングケース１３ｂの外側面２７と側板１８ｂの内面２６との摺接部の潤滑に利用される。そして前記空間２１ｂ及び該空間２１ｂと連通孔１７ｂを介して連通される空間２５は低圧ロッドシール１５ｂ及び低圧端面シール１６ｂにより密封されることとなり、これによって該空間２１ｂ内の油はドレン穴１２ｂから外部へ排出される。
【００２５】
かかる実施形態によれば、ピストンロッド部２の半径方向変位が大きい場合には、該ピストンロッド部２はウェアリング１４ｂを介してフローチングケース１３ｂを半径方向に変位させる。この際において、前記ピストンロッド部２と低圧ロッドシール１５ｂとの隙間は許容変位量以内に維持され、この部位のシール性は良好に保持される。
また、前記ウェアリング１４ｂは、前記ピストンロッド部２と摺接することにより軸受作用を行ない、フローチングケース１３ｂとピストンロッド部２との直接接触による損傷が防止される。また、前記ウェアリング１４ｂにＰＴＦＥ等の樹脂材を用いることにより、ピストンロッド部２との間の摩擦損失が低減される。
【００２６】
前記低圧ロッドシール１５ｂは、ＵパッキンあるいはＯリングとＰＴＦＥ等の樹脂材とを組合せたシールをしているので、低圧ロッドシール１５ｂの許容変位量を大きく採ることができる。これにより、ピストンロッド部２の半径方向微小変位はこの低圧ロッドシール１５ｂで吸収し、フローチングケース１３ｂを微小変位させることがなく、該フローチングケース１３ｂの反軸受側端面の摩擦が低減させる。また、かかるシールは接触型シールであるので、シール部からの流体の漏れ量も微小量に維持できる。
【００２７】
また、前記フローチングケース１３ｂの反軸受側端面に、即ち外側面２７にＵパッキンあるいはＯリングとＰＴＦＥ等の樹脂リングとを組み合わせてなる低圧端面シール１６ｂを設けているので、フローチングケース１３ｂの内側面２８と、該フローチングケース１３ｂが挿入される空間での側面２９と隙間ｈは、該フローチングケース１３ｂが側板１８ｂと接触した場合でも、また、反対側の取付ライナ５ｂの側面２９と接触した場合でも、前記低圧端面シール１６ｂのシール性が維持できるように設定することができる。
【００２８】
また前記フローチングケース１３ｂは、稼動時においては側板１８ｂに油圧により押し付けられており、該フローチングケース１３ｂの半径方向の運動に伴ないフローチングケース１３ｂの外側面２７と側板１８ｂ及び低圧端面シール１６ｂと側板１８ｂとは摺接している。
【００２９】
また、フローチングケース１３ｂの低圧端面シール１６ｂが挿入されるリング溝３２の外周部には浅い切欠き溝２０ｂが設けられており、該切欠き溝２０ｂの幅Ｌはピストンロッド部２の半径方向変位量よりも大きく形成している。これによって、低圧端面シール１６ｂと摺接する側板１８ｂの内面２６と、フローチングケース１３ｂの外側面２７に摺接する側板１８ｂの内面部分を分離することができ、後者の摺接面に損傷が生じても、これが前者のシール性には影響を及ぼすことはない。
【００３０】
さらに、フローチングケース１３ｂに連通孔１７ｂを設けているので、油をフローチングケース１３ｂの外側面２７と側板１８ｂの内面２６との摺動面に供給することができ、かかる摺接面の異常摩耗や焼付き等の損傷の発生を防止できる。
【００３１】
尚、この実施形態は図１に示すようにフランジ３寄りの取付ライナ５ｂについて示したが、内側の取付ライナ５ａについても、前記実施形態と同様な構成、機能を備えた装置とすることができる。
【００３２】
また、前記実施形態は本発明を油圧シリンダに適用した場合について示したが、本発明はこれに限定されることなく、各種油圧機器、並びに空気圧を利用した空気圧シリンダ等の空気圧機器等、加圧流体を使用する機器の流体シール部に適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、シリンダの空間内に収納されたフローチングケースの内周に、内側の第１のシールリングと外側の第１の弾性リングとを並設したので、シールリングが軸受けの作用及び半径方向に隙間を一定に保持する作用をなす一方、第１の弾性リングが半径方向に弾力性を保持しながらピストンの半径方向変位に確実に追従してシール作用をなすことができる。
【００３４】
従って、前記第１のシールリングによる軸受作用及び隙間保持作用と、第１の弾性リングによるシール作用とを組合せてなさしめることにより、ピストンの大きな半径方向変位に正しく追従し、さらに、軸受隙間が過大となっても前記第１のシールリングと第１の弾性リングとの組合せによって、漏れのない確実な流体シールをなすことができる。
また、第１のシールリングに軸受作用をなさしめることにより、第１の弾性リングに過大な荷重が加わることがなく、シール部の寿命が延長される。
【００３５】
さらに、軸受作用及び半径方向隙間の保持作用をなす第１のシールリングとシール作用をなす第１の弾性リングを分離したので、ロッドシールとしての第１の弾性リングの選定範囲が拡がり、低コストとなる。
【００３６】
また、フローチングケースの移動に対しても該フローチングケースの側部に設けた第２の弾性リングが前記移動に正しく追従することにより、これによってフローチングケースの外側側面とこれに対向するシリンダの側板との間で確実に流体シールを行なうことができる。
さらに、前記第２のシールリングが、前記フローチングケースの外側側面と前記側板との摺接部分より前記ピストン側に、前記ピストンの半径方向変位量より大きく離れて位置されたことにより、前記フローチングケースの外側側面と前記側板との摺接部分に損傷が生じても、これが前記第２のシールリングのシール性に影響を及ぼすことがなく、フローチングケースの外側側面とこれに対向するシリンダの側板との間で確実に流体シールを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる油圧シリンダ用シール装置の要部拡大断面図（図２のＺ部に対応する図）である。
【図２】本発明が適用される油圧シリンダにおける従来のシール装置を装備した縦断面である。
【符号の説明】
１シリンダ
２ピストンロッド部
５ａ、５ｂ取付ライナ
５ｂ₁ 端面（取付ライナ）
６ａ、６ｂ高圧シール
７ａ、７ｂ軸受
１１ａ、１１ｂ油室
１３ｂフローチングケース
１４ｂウェアリング
１５ｂ低圧ロッドシール
１５ｂ₁ シールリング
１５ｂ₂ Ｏリング
１６ｂ低圧端面シール
１６ｂ₁ シールリング
１６ｂ₂ Ｏリング
１７ｂ連通孔
１８ｂ側板
１９ｂＯリング
２０ｂ切欠き溝
２１ｂ空間
２５空間
２６内面（側板）
２７外側面（フローティングケース）
２８内側面（フローティングケース）
２９側面
３０ピストン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid seal device applied to a fluid device that operates with a pressurized fluid such as a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a conventional example of a hydraulic cylinder operated by hydraulic pressure. In FIG. 2, 1 is a cylinder. A piston 30 is fitted in the cylinder 1 so as to be slidable in a reciprocating manner, and is connected to a piston portion 9 that slides on the inner periphery 1a of the cylinder 1, a piston rod portion 2, and a driven body (not shown). It consists of part 3.
[0003]
Two oil chambers 11 a and 11 b are defined in the cylinder 1 by the piston portion 9 of the piston 30. 10a and 10b are oil holes for supplying and discharging hydraulic oil (pressure oil) to and from the oil chamber 11a and the oil chamber 11b, respectively, and the piston 30 is connected to the cylinder 1 by the pressure difference between the oil chamber 11a and the oil chamber 11b. It is designed to reciprocate inside.
Reference numeral 31 denotes a back chamber formed on the back of the piston 30, and 4 denotes a lid that covers the back chamber 31.
[0004]
On the inner periphery of the cylinder 1, a mounting liner 5a is press-fitted on the oil chamber 11a side, and a mounting liner 5b is press-fitted on the oil chamber 11b side. High pressure seals 6a and 6b are provided on the inner periphery of the mounting liners 5a and 5b near the oil chambers 11a and 11b.
The high-pressure seals 6 a and 6 b are configured by a non-contact type floating seal in which a minute gap is formed between the inner periphery thereof and the outer periphery of the piston rod portion 2 of the piston 30.
Reference numerals 7a and 7b denote bearings attached to the attachment liners 5a and 5b, which are arranged outside the high-pressure seals 6a and 6b, respectively, and are lubricated by oil leakage from the high-pressure seals 6a and 6b. .
[0005]
Furthermore, the mounting liners 5a and 5b are provided with low-pressure seals 8a and 8b outside the bearings 7a and 7b. As the low-pressure seals 8a and 8b, contact type seals such as U-packings having good sealing properties are used to prevent leakage of oil that has passed through the bearings 7a and 7b to the outside.
12a is a drain hole drilled between the bearing 7a and the low pressure seal 8a, 12b is a drain hole drilled between the bearing 7b and the low pressure seal 8b, and passes through the bearings 7a and 7b. The oil sealed by the low pressure seals 8a and 8b is discharged to the outside from the drain holes 12a and 12b.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, such conventional fluid seal devices have the following problems to be solved.
[0007]
(1) Generally, a soft metal such as a copper alloy is used for the bearings 7a and 7b. However, when the temperature of the hydraulic oil in the oil chambers 11a and 11b rises or the temperature of the bearings 7a and 7b rises due to frictional heat, the thermal deformation of the copper alloy bearings 7a and 7b causes the piston rod portion 2 and the bearing to It acts in the direction of reducing the gap between 7a and 7b. For this reason, in such prior art, in order to prevent occurrence of damage to the bearing due to the so-called hugging due to excessive clearance of the piston rod portion 2 by the bearings 7a, 7b, the bearing clearance must be set large, and the piston The gap increases as the diameter of the rod portion 2 increases. Thereby, oil leakage from the bearings 7a and 7b increases.
[0008]
(2) When an alternating load in the direction perpendicular to the axis acts on the driven body coupled to the flange portion 3 of the piston 30, the piston 30 moves in the radial direction within the bearing gap between the piston rod portion 2 and the bearings 7 a and 7 b. It moves and displaces.
When the displacement amount in the radial direction of the piston rod portion 2 exceeds the allowable displacement amount of the contact seals of the low pressure seals 8a and 8b, the sealing ability of the low pressure seals 8a and 8b is lost, and the amount of oil leakage increases rapidly. Alternatively, contact type seals, that is, low-pressure seals 8a and 8b are damaged.
In particular, when the diameter of the piston rod portion 2 is increased, the amount of radial displacement of the piston rod portion 2 is increased. Therefore, a normal contact type seal cannot follow the amount of radial displacement, and there is no applicable contact type seal. Therefore, the occurrence of the above-mentioned problem is unavoidable.
[0009]
In view of the problems of the prior art according to the present invention, even if the amount of displacement in the radial direction of the piston is excessive or the bearing clearance is excessive, fluid such as oil can be reliably supplied without being affected by the displacement or change in the clearance. An object of the present invention is to provide a low-cost fluid seal device that can be sealed and that has a long life span.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention is partitioned by a piston that reciprocates along the inner periphery of the cylinder, a bearing that supports the piston on the inner periphery of the cylinder, and an inner periphery of the piston and the cylinder. A fluid seal device including a fluid chamber in which pressurized fluid is supplied and discharged, and a seal mechanism that fluid-tightly seals between the fluid chamber and the outside, wherein the seal mechanism includes the piston inside the cylinder A space formed so as to face the outer periphery, a floating case movably accommodated in the space, and a first seal ring provided in sliding contact with the outer periphery of the piston on the inner periphery of the floating case When a first resilient ring for pressing the inner periphery of the first seal ring on the outer periphery of the piston by elastic being arranged in an outer peripheral side of the first seal ring, the outer side of the flow quenching case And between the side plates of the cylinder opposite thereto, a second seal ring for sealing between the said space and the outside formed on the outer peripheral side of the flow quenching case fluid-tight, the second A second elastic ring that is juxtaposed inside the seal ring and presses the second seal ring against the side plate by elasticity, and the second seal ring includes an outer side surface of the floating case and the side plate. A fluid seal device is proposed , which is located on the piston side from the sliding contact portion and further provided at a portion farther than the displacement in the radial direction of the piston .
[0011]
According to the invention, the said first sealing ring of the first elastic ring on the outer peripheral side of the first seal ring and the first seal ring inner juxtaposed to the inner periphery of the flow quenching Case piston The bearings and the radial gap are kept constant by always sliding in contact with the outer periphery of the piston, and the first elastic ring follows the displacement of the piston in the radial direction while maintaining the elasticity in the radial direction. The sealing action is performed.
[0012]
Thereby, even if the displacement of the piston in the radial direction increases, the first elastic ring can quickly follow and maintain good sealing performance. Further, even when the bearing clearance is too large, it is possible to reliably form a seal of the fluid by a two-step sealing contact of said first seal ring and the first elastic ring.
[0014]
Further, according to the invention, the movement in space of the flow quenching case, even if a gap occurs in the contact portion between the outer side surface and the side plate of the cylinder of the flow quenching case, the second resilient ring is flow Following the displacement of the chin case, the second seal ring is pressed against the abutting portion of the side plate to perform a sealing action, so that fluid leakage from the corresponding contact portion is reliably prevented.
Further, the second seal ring is located on the piston side from the sliding contact portion between the outer side surface of the floating case and the side plate, so that the flow amount is larger than the radial displacement amount of the piston. Even if the sliding contact portion between the outer side surface of the chucking case and the side plate is damaged, this does not affect the sealing performance of the second seal ring.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Only.
[0016]
The embodiment of the present invention is an improvement of the hydraulic seal portion including the hydraulic cylinder mounting liners 5a and 5b, the high pressure seals 6a and 6b, the bearings 7a and 7b, and the low pressure seals 8a and 8b shown in FIG.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a cylinder, and a piston 30 including a piston portion 9, a piston rod portion 2 and a flange portion 3 is fitted in the cylinder 1 so as to be freely slidable.
[0017]
In the cylinder 1, two oil chambers 11 a and 11 b are defined by the piston portion 9 of the piston 30.
10a and 10b are oil holes for supplying and discharging hydraulic oil to and from the oil chamber 11a and the oil chamber 11b, respectively, and the piston 30 reciprocates in the cylinder 1 due to a pressure difference between the oil chamber 11a and the oil chamber 11b. It is supposed to be.
Reference numeral 31 denotes a back chamber formed on the back portion of the piston 30, and 4 denotes a lid that covers the back chamber 31.
On the inner periphery of the cylinder 1, a mounting liner 5a is press-fitted on the oil chamber 11a side, and a mounting liner 5b is press-fitted on the oil chamber 11b side. The above configuration is the same as that of the conventional hydraulic cylinder shown in FIG.
[0018]
The present invention is an improvement of the hydraulic seal portion of the hydraulic cylinder shown in FIG. 2 as described above, and FIG. 1 is an enlarged view of the Z portion of FIG. 2 showing the embodiment.
In Figure 1, the end face 5b ₁ of the attached liner 5b which is pressed into the cylinder 1, side plates 18b on the perforated disc is secured by bolts (not shown). 19b is an O-ring for sealing the oil leakage between the inner surface 26 of the side plate 18b and the end face 5b _1.
[0019]
Reference numeral 25 denotes a space recessed in the mounting liner 5b. The space 25 is recessed from the inner peripheral side of the end surface 5b ₁ toward the inside of the cylinder 1, and an annular floating case 13b is accommodated therein. . The floating case 13b is stored in the space 25 in a floating state with a minute gap between the end surface and the outer surface 27 (details will be described later) and the inner surface 26 of the side plate 18b. A minute gap h is formed between the inner side surface 28 and the side surface 29 of the space 25.
[0020]
A low pressure rod seal 15b comprising a wear ring 14b on the inner side and an O ring (elastic body) 15b ₂ and a seal ring 15b _{1 on} the outer side is arranged in the longitudinal direction on the inner periphery of the floating case 13b.
The wear ring 14b is a connection type seal whose inner peripheral surface is in sliding contact with the outer peripheral surface of the piston rod portion 2, and is made of a resin material such as PTFE.
The low-pressure rod seal 15b is a combined seal configured to press the inner periphery of the seal ring 15b ₁ against the outer periphery of the piston rod portion 2 by the elasticity of the O-ring 15b ₂ on the outer peripheral side. The low pressure rod seal 15b may be U packing.
[0021]
Reference numeral 16b denotes a low-pressure end face seal that seals between the outer surface 27 of the floating case 13b and the inner surface 26 of the side plate 18b. Like the low-pressure rod seal 15b, the seal ring 16b ₁ is in contact with the inner surface 26 of the side plate 18b. And an O-ring 16b _{2 made of an} elastic body that presses the seal ring.
A shallow notch groove 20b is formed on the outer peripheral side of the ring groove 32 into which the low-pressure end face seal 16b is inserted. The length L in the radial direction of the notch groove 20b is formed larger than the amount of displacement in the radial direction of the piston rod portion 2.
In the floating case 13b, the outer surface 27 on the outer peripheral side of the notch groove 20b abuts on the opposite side of the inner surface 26 of the side plate 18b with the gap h, and the inner side of the ring groove 32 is on the inner peripheral side. Forms a gap h ₁ with the side plate 18b.
[0022]
The floating case 13b is provided with a communication hole 17b penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. The communication hole 17b communicates the space 25 and the space 21b outside the bearing 7b. Yes. A drain hole 12b communicates the space 21b with the outside.
[0023]
In the hydraulic seal device having such a configuration, when the hydraulic pressure to the bearing 7b is 0 (zero), the floating case 13b is pressed against the side surface 29 of the mounting liner 5b by the compression and reaction force of the low pressure end face seal 16b.
Further, when oil (lubricating oil) is supplied to the bearing 7b at a predetermined pressure, a pipe resistance is generated in the oil flowing through the space 21b to the drain hole 12b, and the pressure P corresponding to this pipe resistance is generated. Is generated in the bearing 7a and the space 21b. This pressure P enters the gap h and acts on the inner surface 28 of the floating case 13b, pressing the floating case 13b against the side plate 18b.
[0024]
The oil in the space 21b enters the space 25 through the communication hole 17b and is used for lubrication of the sliding contact portion between the outer surface 27 of the floating case 13b and the inner surface 26 of the side plate 18b. The space 21b and the space 25 communicated with the space 21b through the communication hole 17b are sealed by the low pressure rod seal 15b and the low pressure end face seal 16b, whereby oil in the space 21b is discharged from the drain hole 12b. It is discharged outside.
[0025]
According to this embodiment, when the radial displacement of the piston rod part 2 is large, the piston rod part 2 displaces the floating case 13b in the radial direction via the wear ring 14b. At this time, the gap between the piston rod portion 2 and the low-pressure rod seal 15b is maintained within an allowable displacement amount, and the sealing performance of this portion is maintained well.
Further, the wear ring 14b performs a bearing action by slidingly contacting the piston rod portion 2, and damage due to direct contact between the floating case 13b and the piston rod portion 2 is prevented. Further, by using a resin material such as PTFE for the wear ring 14b, friction loss with the piston rod portion 2 is reduced.
[0026]
Since the low-pressure rod seal 15b is a seal in which a U packing or an O-ring and a resin material such as PTFE are combined, the allowable displacement of the low-pressure rod seal 15b can be increased. As a result, the minute displacement in the radial direction of the piston rod portion 2 is absorbed by the low-pressure rod seal 15b, so that the floating case 13b is not displaced slightly, and the friction on the non-bearing side end surface of the floating case 13b is reduced. Further, since such a seal is a contact-type seal, the amount of fluid leakage from the seal portion can be maintained at a very small amount.
[0027]
Further, since the low pressure end face seal 16b formed by combining a U-packing or O-ring and a resin ring such as PTFE is provided on the end surface opposite to the bearing of the floating case 13b, that is, the outer side 27, the floating case 13b The inner side surface 28, the side surface 29 in the space in which the floating case 13b is inserted, and the gap h are different from the side surface 29 of the mounting liner 5b on the opposite side even when the floating case 13b contacts the side plate 18b. Even in the case of contact, the low-pressure end face seal 16b can be set so that the sealing performance can be maintained.
[0028]
Further, the floating case 13b is pressed against the side plate 18b by hydraulic pressure during operation, and the outer surface 27, the side plate 18b, and the low-pressure end face seal of the floating case 13b accompanying the radial movement of the floating case 13b. 16b and the side plate 18b are in sliding contact.
[0029]
Further, a shallow notch groove 20b is provided on the outer peripheral portion of the ring groove 32 into which the low pressure end face seal 16b of the floating case 13b is inserted, and the width L of the notch groove 20b is the radial direction of the piston rod portion 2. It is formed larger than the amount of displacement. As a result, the inner surface 26 of the side plate 18b in sliding contact with the low-pressure end face seal 16b and the inner surface portion of the side plate 18b in sliding contact with the outer surface 27 of the floating case 13b can be separated, and the latter sliding contact surface is damaged. However, this does not affect the sealing performance of the former.
[0030]
Further, since the communication hole 17b is provided in the floating case 13b, oil can be supplied to the sliding surface between the outer surface 27 of the floating case 13b and the inner surface 26 of the side plate 18b, and the sliding contact surface is abnormal. The occurrence of damage such as wear and seizure can be prevented.
[0031]
In addition, although this embodiment showed about the attachment liner 5b near the flange 3 as shown in FIG. 1, it can also be set as the apparatus provided with the structure and function similar to the said embodiment also about the inner attachment liner 5a. .
[0032]
Moreover, although the said embodiment showed about the case where this invention was applied to a hydraulic cylinder, this invention is not limited to this, Various hydraulic equipment and pneumatic equipment, such as a pneumatic cylinder using air pressure, etc. It can be applied to the fluid seal part of equipment that uses fluid.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inner first seal ring and the outer first elastic ring are arranged in parallel on the inner periphery of the floating case housed in the cylinder space. While the bearing acts as a bearing and keeps the gap constant in the radial direction, the first elastic ring reliably follows the displacement in the radial direction of the piston while maintaining the elasticity in the radial direction, and performs the sealing action. Can do.
[0034]
Therefore, by combining the bearing action and the gap holding action by the first seal ring and the seal action by the first elastic ring, it correctly follows the large radial displacement of the piston. by also it becomes excessive and the first seal ring combination of the first elastic ring, may form reliable fluid seal with no leakage.
Further, by providing a bearing action on the first seal ring, an excessive load is not applied to the first elastic ring, and the life of the seal portion is extended.
[0035]
Further, since the first seal ring that performs the bearing action and the radial gap maintaining action is separated from the first elastic ring that performs the seal action, the selection range of the first elastic ring as the rod seal is expanded, and the cost is low. It becomes.
[0036]
In addition, the second elastic ring provided on the side of the floating case correctly follows the movement even when the floating case moves, so that the outer side surface of the floating case and the cylinder facing the second elastic ring It is possible to reliably perform a fluid seal with the side plate.
Further, the second seal ring is located on the piston side from the sliding contact portion between the outer side surface of the floating case and the side plate, so that the flow amount is larger than the radial displacement amount of the piston. Even if the sliding contact portion between the outer side surface of the chucking case and the side plate is damaged, this does not affect the sealing performance of the second seal ring, and the cylinder facing the outer side surface of the floating case and the cylinder. It is possible to reliably perform a fluid seal with the side plate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a hydraulic cylinder sealing device according to an embodiment of the present invention (a view corresponding to a Z portion in FIG. 2).
FIG. 2 is a longitudinal section equipped with a conventional sealing device in a hydraulic cylinder to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder 2 Piston rod 5a, 5b Mounting liner 5b ₁ End face (Mounting liner)
6a, 6b High pressure seal 7a, 7b Bearing 11a, 11b Oil chamber 13b Floating case 14b Wear ring 15b Low pressure rod seal 15b ₁ Seal ring 15b ₂ O ring 16b Low pressure end face seal 16b ₁ Seal ring 16b ₂ O ring 17b Communication hole 18b Side plate 19b O-ring 20b Notch groove 21b Space 25 Space 26 Inner surface (side plate)
27 Outside (floating case)
28 Inside surface (floating case)
29 Side 30 Piston

Claims

A piston that reciprocates on the inner circumference of the cylinder, a bearing that supports the piston on the inner circumference of the cylinder, a fluid chamber that is partitioned by the piston and the inner circumference of the cylinder, and that is supplied and discharged with pressurized fluid A fluid seal device comprising a seal mechanism for fluid tightly sealing between the fluid chamber and the outside,
The seal mechanism includes a space formed in the cylinder so as to face the outer periphery of the piston, and a floating case accommodated movably in the space.
A first seal ring provided in sliding contact with the outer periphery of the piston on the inner periphery of the floating case;
A first resilient ring for pressing the inner periphery of the first seal ring on the outer periphery of the piston by elastic being arranged in an outer peripheral side of the first seal ring,
Between the outer side surface and the side plate of the cylinder opposite to the flow quenching case, a second seal for sealing between the said space and the outside formed on the outer peripheral side of the flow quenching casing fluid-tightly Ring ,
A second elastic ring that is arranged inside the second seal ring and presses the second seal ring against the side plate by elasticity;
The second seal ring is located on the piston side with respect to the sliding contact portion between the outer side surface of the floating case and the side plate, and is further provided at a portion that is separated from the displacement amount in the radial direction of the piston. A fluid seal device.