JP4698795B2 - Annular packing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボールタップ式バルブなど各種バルブにおけるスプール弁などストローク運動をする弁棒とシリンダーとの水密性を図るための環状パッキンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種環状パッキンは、その外周および内周の摺接面を、断面R部に形成したトラック形、さらにその内外周間の両側面中央付近に凹部を設けた断面ピーナツ殻形、また尖頭状に形成した摺接面先端に小径のR状部を形成した断面ボールペン先形(以上特開平7−269733号参照)、そのほか幅広の基台部を設けた断面倒T字形(T字形)などに構成したものが提案されている。
【0003】
環状パッキンは摺動時における摺接面の変形(つぶし)代を0.2mm以下に抑えることが摺動および水密の両作用を良好にすること、さらにその寸法精度が厳しく求められ、これが生産能率を低下させていることも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の環状パッキンについて、断面トラック形および断面ピーナツ殻形パッキンにあっては、R部が全体の幅(厚み)に等しく、高さを有する半径方向に最も大きな弾性力が働き、これに外周(内周)の摺接部の摺動方向に沿って傾斜する摺動時の幅(厚み)方向に斜めに働く弾性応力が加わって、始動時、ことに摺動方向を切り換えるときに摺動抵抗が増大して円滑に摺動しない現象が起きる。
【0005】
次に、断面ボールペン先形パッキンは、先端R状部が八字形に広がる尖頭状部の一部をなす構成から、摺動時に傾斜する先端R状部の弾性力が角度により相違し、均等な弾性力が働き難いため、水密性に乏しく、始動時の円滑性をも欠いていた。
【0006】
また、断面倒T字形の環状パッキンは、その構成上肉厚が同じであるため、外周または内周端辺のシリンダー壁に対する弾性応力は、他のパッキン同様直径方向に最も大きく働き、摺動時の外内周端辺のシリンダー壁への圧接傾斜角度によって弾性応力は異なり水密性および始動時の円滑な摺動を妨げるものであった。
【0007】
このようにこれまでの環状パッキンは、いずれも摺動時の外内周端辺のシリンダー壁への圧接角度の変化によって弾性応力が異なり、円滑な摺動と確実な水密性が期待できない。ことに摺動方向を切り換える始動時に摺動抵抗が最も大きくなって円滑な摺動スタートができないため、バルブを的確に開閉することができないと共に、パッキンの摺動面における変形(つぶし)代の許容範囲をクリアしなければならない製造上の厳しい精度が求められる等の問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するため、ゴムなどの弾性を有する資材から成る環状のパッキン外周辺または内周辺を断面半円形に、さらにこの断面半円形の円弧辺端をその径の幅で僅かに延長した側辺を窄小形成して窄小頚部を有する円形頭部とし、該円形頭部の窄小頚部両側辺を平行に延長して両側に空洞部を有する脚部を形成して頭脚部としたことを特徴とする環状パッキンを提案する。
【0009】
バルブの摺動軸またはシリンダー壁に装着した環状パッキンの断面半円形の円形頭部は、弾性力により環状の半径方向のシリンダー壁面または摺動軸面に水密的に圧接して、摺動時に円形頭部が摺動方向に沿って僅かに揺動傾斜する際に、揺動傾斜による弾性応力を空洞部を有する脚部で吸収すると共に、窄小頚部によって断面円形をなす円形頭部は、いずれの方向にも同径の断面を有し、これが揺動傾斜の各方向に等しく働く弾性力となって、確実な水密性と円滑な摺動が得られ、ことに、摺動方向切り換え時の始動を円滑にする。
【0010】
窄小頚部を対角状に対向する円形頭部の、円弧辺と同じ方向の凹状アールに形成したパッキンは、摺動時の円形頭部の揺動傾斜応力を制御して摺動抵抗をいずれの方向にも均一に働かせて水密性を確実にすると共に、摺動方向切り換え時の傾斜復元力を助けて摺動および始動を一層円滑にする。
【0011】
脚部の基端部に設けた基台部は、円形頭部を安定よく支持すると共に、脚部との角部を凹状アールに形成することにより、水密性を確保し、摺動および始動をさらに円滑にする。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明に係る環状パッキンの実施の形態を説明すると、環状パッキンはボールタップ式バルブなど各種バルブにおいてストローク運動する弁棒の外周面またはシリンダーの内周面に設けた受溝に嵌装して使用するもので、ゴム、ウレタンゴムなどの弾性を有する資材から成り、基台部と頭脚部を一体に設けた全体断面を凸形または倒凸形の環状に形成し、頭脚部の外周または内周の摺接辺を断面半円形に形成し、この断面半円形の円弧辺端を、その径の幅で僅かに延長した両側辺を窄小形成して窄小頚部を有する円形頭部とし、この円形頭部の窄小頚部を平行に延長した両側辺で両側に空洞部を有する脚部を形成して全体断面を木の子形とした頭脚部を形成し、該頭脚部の求心方向上の脚部基端に幅広帯状の基台部を環状に沿って一体に接続成形して環状パッキンを構成する。
【0013】
【実施例】
この環状パッキンの実施例を図1〜5を用いて説明すると、図1はこの発明に係る環状パッキンの実施例を一部切欠いて示す正面図、図2は同環状パッキン要部の断面図、図3は環状パッキンを装着したボールタップ式バルブの断面図、図4は同環状パッキンの摺動時を示す要部の断面図、図5は同環状パッキンの摺動時の変形状態を示す要部の断面図で、環状をなすパッキン1を外周側に頭脚部2を、内周側に基台部5を設けた断面凸形の一体に形成し、頭脚部2は外周摺接辺3aを断面半円形に形成して、この断面半円形の円弧辺端をその径(R)の幅で僅かに延長した両側辺3b,3bを窄小して形成した円形頭部3と、その窄小頚部3cから平行に延長させた窄小両側辺で両側に空洞部6を形成した脚部4とから成り、該頭脚部2の脚部4の基端4aを幅広帯状の基台部5の環状に沿う幅方向の中央に一体に接続成形して環状パッキン1を構成する。
【0014】
円形頭部3の摺接辺3aの断面円弧に対角対向する窄小頚部3cの角部に、摺接辺3a半径(R)の32〜36%に相当するアール(円弧)を付し、また、基台部5と脚部4の基端4aとの角部も同様にアール(円弧)を付して成り、環状パッキン1は実施例の図3,4に示すようにボールタップ式バルブなどに使用するもので、ボールタップ式のバルブ8においてスピンドル9のスプール9a上に設けた受溝9bに、合成樹脂など硬質資材から成る有端または無端の環状の支持枠7,7を上下から添えて装着する。
【0015】
パッキン1を装着したスピンドル9は、先端フロートの浮力で上下に揺動する梃子杆10に連結したレバー11により、シリンダー8a内で上下摺動させてスピンドル9上の弁体9cでバルブ8の弁座部8bを開閉して流体を供給または停止させる。
【0016】
円形頭部3の窄小頚部3cに設けたアール(円弧)部は、図4,5に示すように摺動時の揺動傾斜応力に対し滑らかな抵抗作用となって働き、ことに摺動方向を切り換えるとき円形頭部3の摺接辺3aの破線で示す揺動傾斜による応力を制御すると共に、揺動方向転換時の復元力を助けて摺動および始動を一層円滑にし、併せて確実な水密性が得られるもので、このアール(円弧)部を対角対向する摺接辺3aの断面半径(R)の32〜36%に設定することにより、バランスのとれた上記作用が容易に得られる。
【0017】
また、脚部4の基端4aと基台部5との角部に、前記窄小頚部3cと同様のアール(円弧)部を設けることにより、さらに滑らかな始動および摺動が得られるものである。
【0018】
【実施例】
他の実施例として、図6に示す環状パッキンは、円形頭部3とアール(円弧)部を設けない窄小頚部3cの幅で形成した脚部4とで頭脚部2を構成し、該脚部4の基端4aを基台部5に一体に接続成形したパッキン1では、円形頭部3の断面半円形をなす延長円周上に脚部4の中央部が当たるべく、窄小頚部3cから基端4aまでの脚部4の長さ(高さ)を設定することにより、円形頭部3は断面円形状にいずれの方向にも等しい径をもち、環状の半径方向に直交するいずれの方向にも均等した弾性力が働く。これに加え摺動時における揺動傾斜応力を窄小頚部3cと脚部4の空洞部6で吸収することにより、前記弾性力をいずれの揺動傾斜にも均等して働かせて確実な水密性と円滑な摺動が得られるものである。
【0019】
これら実施例における環状パッキン1は、環状の半径方向への各部の長さ(高さ)を円形頭部3の摺接辺3aの断面半径(R)に対し、摺接辺3aの円弧辺端に続く側辺3bを45〜49%、脚部を88〜92%、基台部5を154〜158%、この基台部5の幅(厚み)を497〜503%でそれぞれ形成し、空洞部6を形成する脚部4の両脇の窄小率を摺接辺3aの断面半径(R)に対し、それぞれ36〜38%に設定して脚部4の幅(厚み)を形成することにより、水密性と円滑な摺動とのバランスを最も良好に保つことができることは実験により確かめられており、円形頭部3の摺接辺3aの断面半径の円周上が、脚部4の長さ(高さ)方向の中央に及ぶことによって、断面円形状をなす円形頭部3が環状の半径方向に直交するいずれの方向にも均一に弾力性が働く作用を導き出すことができる。
【0020】
【数1】
【0021】
ここで、これら割合の寸法値を上記数式(1)で説明すると、脚部4の窄小率は、摺動時に円形頭部3の摺接辺3aが摺動方向へ変形する量yに対応して基端4aに生じる曲げ応力を極力小さくするために、摺接辺3aの断面半径(R)の36〜38%と比較的小さい値とした。このとき、円形頭部3の摺接辺3aが半径方向へ変形する量xは、基端4aから円形頭部3の摺接辺3aまでの距離をLとすると、数値解析の結果から近似的に前記数式(1)と表現された。この寸法値の範囲は、確実な水密性を保ちつつ円滑な摺動を得るために必要適正な値xが、値yをむやみに大きくすることなく、かつ基端4aでの曲げ応力を極力小さく制御することができるように、数式(1)の関係式を用いて求められ、さらに、これを実験により確認されたものである。
【0023】
上記の各実施例では、いずれも頭脚部2の円形頭部3を外周側に、脚部4を内周側に設けた環状パッキン1について説明したが、この各部3,4を内外周側に入れ替えて逆に設けて環状パッキン1を構成する(図示省略)ことも可能である。
【0024】
【発明の効果】
この発明の環状パッキンは上記で説明した構成から成り、パッキンにおける断面円形の円形頭部を窄小頚部と空洞部を有する脚部により、摺動時のつぶれおよび揺動傾斜による応力を吸収して、円形頭部がもついずれの方向へも均一に弾性力が働く作用を活用し、これによって摺動時のシリンダー壁面への円形頭部の圧接力を均一に維持することができる。
【0025】
従って、バルブにおける摺動時のパッキンの円形頭部摺接辺の揺動傾斜方向に関わりなく、常にシリンダー壁への弾性力が変わらないので、円滑な摺動が得られ、ことに、摺動方向を切り換える転換時の始動に顕著に現れると共に、確実な水密性も同様に得られ、製造上ではつぶれ代の許容量が寛容となって生産効率を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施せる環状パッキンの一部を欠いて示す正面図である。
【図2】図1の環状パッキン要部を拡大して示す断面図である。
【図3】この発明の環状パッキンを装着したボールタップ式バルブの要部を縦断して示す正面図である。
【図4】図3のバルブ要部を拡大して示す断面図である。
【図5】図4における環状パッキンの摺動過程での変形状態を示す断面図である。
【図6】この発明の他の実施例を示す環状パッキンの一部を切欠いて示す正面図である。
【符号の説明】
1 パッキン
2 頭脚部
3 円形頭部
3a 摺接辺
3b 側辺
3c 窄小頚部
4 脚部
4a 基端
5 基台部
6 空洞部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an annular packing for achieving watertightness between a valve rod that makes a stroke motion such as a spool valve in various valves such as a ball tap valve and a cylinder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this kind of annular packing has a track shape in which the outer and inner peripheral sliding surfaces are formed in a cross section R, and a peanut shell in a cross section provided with recesses near the center of both side surfaces between the inner and outer periphery. Cross-section ballpoint pen tip (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-269733) with a small-diameter R-shaped part at the tip of the sliding contact surface formed like a head, and a cross-over inverted T-shape (T-shaped) with a wide base The one configured in such a way has been proposed.
[0003]
For annular packing, it is required that the deformation (crushing) allowance of the sliding contact surface during sliding is 0.2 mm or less to improve both sliding and watertightness, and that dimensional accuracy is strictly required. It is also known that
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with respect to these conventional annular packings, in the cross-sectional track type and cross-sectional peanut shell type packings, the R portion is equal to the entire width (thickness), and the largest elastic force acts in the radial direction having the height. Is applied with an elastic stress acting diagonally in the width (thickness) direction during sliding, which is inclined along the sliding direction of the sliding contact portion on the outer periphery (inner periphery). A phenomenon occurs in which sliding resistance increases to prevent smooth sliding.
[0005]
Next, the cross-section ballpoint pen-shaped packing has a configuration in which the tip R-shaped portion forms a part of a point-like portion that spreads in an octagonal shape, so that the elastic force of the tip R-shaped portion that inclines during sliding differs depending on the angle, and is uniform Because it is difficult for the elastic force to work, the water tightness is poor and the smoothness at the start is also lacking.
[0006]
In addition, since the annular packing having an inverted T-shaped cross section has the same wall thickness, the elastic stress on the cylinder wall at the outer peripheral or inner peripheral edge acts the largest in the diametrical direction like other packings, and when sliding The elastic stress was different depending on the angle of pressure contact with the cylinder wall at the outer and inner peripheral edges of the cylinder, which hindered water tightness and smooth sliding at the start.
[0007]
Thus, all of the conventional annular packings have different elastic stresses due to changes in the pressure contact angle of the inner and outer peripheral edges to the cylinder wall during sliding, and smooth sliding and reliable watertightness cannot be expected. In particular, since the sliding resistance becomes the largest at the start of switching the sliding direction and the smooth sliding start cannot be performed, the valve cannot be opened and closed accurately, and the deformation (crushing) allowance on the sliding surface of the packing is allowed. There were problems such as requiring strict manufacturing precision that had to clear the range.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a semicircular cross section around the outer periphery or inner periphery of an annular packing made of an elastic material such as rubber, and the arc side edge of the semicircular cross section is slightly wide in the width of its diameter. A round head with a narrow neck is formed by narrowing the extended side, and both sides of the round neck of the circular head are extended in parallel to form legs with cavities on both sides. An annular packing characterized by a part is proposed.
[0009]
A circular head with a semicircular cross-section of the annular packing attached to the valve's sliding shaft or cylinder wall is in watertight pressure contact with the annular radial cylinder wall surface or sliding shaft surface by elastic force, and is circular when sliding. When the head slightly swings and tilts along the sliding direction, the elastic stress due to the swing tilt is absorbed by the leg portion having the hollow portion, and the circular head having a circular cross section by the narrow neck portion is This also has a cross-section with the same diameter, and this is an elastic force that works equally in each direction of rocking and tilting, so that reliable water tightness and smooth sliding can be obtained. Smooth start.
[0010]
The packing formed on the circular head of the circular head diagonally facing the constricted cervical portion in the same direction as the arc side controls the swinging inclination stress of the circular head during sliding, and any sliding resistance is controlled. In addition to ensuring uniform watertightness in the direction of, the sliding and starting are made smoother by assisting the inclination restoring force when switching the sliding direction.
[0011]
The base part provided at the base end part of the leg part stably supports the circular head part, and by forming the corner part with the leg part into a concave rounded shape, ensuring water tightness, sliding and starting. Make it even smoother.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the annular packing according to the present invention will be described. The annular packing is used by being fitted in a receiving groove provided on an outer peripheral surface of a valve stem or an inner peripheral surface of a cylinder which performs stroke movement in various valves such as a ball tap valve. It is made of elastic materials such as rubber and urethane rubber, and the entire cross section with the base and head and leg parts integrated is formed into a convex or inverted convex ring, and the outer periphery or inside of the head and leg parts The circumferential sliding contact side is formed in a semicircular cross section, and the circular arc side end of this semicircular cross section is formed into a circular head having a constricted cervical part by constricting both sides slightly extended by the width of the diameter, This round head cervical cervical part is extended in parallel to form a leg part having a hollow part on both sides to form a head leg part having a cross section of a wooden cross section. A base with a wide band shape is connected to the base end of the leg in the direction along the ring. Molded to constitute the annular packing.
[0013]
【Example】
An embodiment of the annular packing will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a front view showing a part of the embodiment of the annular packing according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the main portion of the annular packing. 3 is a cross-sectional view of a ball tap valve equipped with an annular packing, FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part when the annular packing is slid, and FIG. 5 is an essential part showing a deformed state when the annular packing is slid. The ring-shaped packing 1 is formed integrally with a convex section having a
[0014]
A round (arc) corresponding to 32 to 36% of the radius (R) of the
[0015]
The
[0016]
The round (arc) portion provided in the constricted
[0017]
Further, by providing the same round (arc) part as the
[0018]
【Example】
As another embodiment, the annular packing shown in FIG. 6 comprises the
[0019]
In the annular packing 1 in these embodiments, the length (height) of each part in the annular radial direction is set to the arc side end of the sliding
[0020]
[Expression 1]
[0021]
Here, the dimensional values of these ratios will be explained by the above formula (1). The narrowing ratio of the
[0023]
In each of the above-described embodiments, the circular packing 1 in which the
[0024]
【The invention's effect】
The annular packing of the present invention has the above-described configuration, and absorbs stress due to crushing and swinging inclination when sliding by a leg portion having a narrow neck portion and a hollow portion in the circular head of the cross section of the packing. By utilizing the action of the elastic force uniformly acting in any direction of the circular head, the pressing force of the circular head to the cylinder wall surface during sliding can be maintained uniformly.
[0025]
Therefore, since the elastic force to the cylinder wall does not always change regardless of the swinging and tilting direction of the sliding contact side of the circular head of the packing when sliding on the valve, smooth sliding is obtained. In addition to being conspicuous in starting at the time of switching the direction, reliable water tightness is obtained as well, and in production, the allowance for crushing allowance is tolerated and production efficiency is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a part of an annular packing for carrying out the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the annular packing in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a front view showing a main part of a ball tap valve equipped with the annular packing of the present invention in a longitudinal section.
4 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the valve shown in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing a deformed state in the sliding process of the annular packing in FIG. 4;
FIG. 6 is a front view showing a part of an annular packing showing another embodiment of the present invention .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記窄小頚部両側辺を平行に延長して両側に空洞部を有する前記脚部が形成され、前記頭脚部の脚部の基端に、幅広の基台部が環状に沿って一体成形されており、
前記頭脚部は、窄小頚部が、対角状に対向する円形頭部の断面円弧辺と同じ方向の凹状アールに形成され、
前記基台部は、脚部との角部が凹状アールに形成されており、
パッキンの半径方向への長さが、円形頭部の摺接辺の断面半径(R)に対し、摺接辺の円弧辺端に続く側辺を45〜49%、脚部を88〜92%、基台部を154〜158%にそれぞれ形成し、
この基台部の幅を497〜503%とし、空洞部を形成する脚部の両脇の窄小率を、それぞれ36〜38%に設定され、
前記窄小頚部の凹状アールと前記基台部と脚部との角部の凹状アールとが、それぞれ円形頭部の摺接辺の断面半径(R)の32〜36%に設定されている環状パッキン。Circular head having a narrow neck by constricting the side formed by slightly extending the arc edge of the sliding contact side with a semicircular cross section around the outer periphery or inner periphery of the annular packing. An annular packing formed by forming a head and leg part with a leg part formed by extending the circular head part and the narrow neck part in parallel with the circular head part,
The leg portions having hollow portions extending in parallel on both sides of the narrow neck portion are formed, and a wide base portion is integrally formed along the annular shape at the base end of the leg portion of the head leg portion. and,
The head and leg portion is formed in a concave radius in the same direction as the cross-section arc side of the circular head whose diagonal neck is diagonally opposed,
The base is formed in a rounded corner at the corner with the leg,
The length of the packing in the radial direction is 45 to 49% on the side following the arc edge of the sliding contact side and 88 to 92% on the leg part with respect to the cross-sectional radius (R) of the sliding contact side of the circular head. , Base parts are formed to 154-158%,
The width of this base part is set to 497 to 503%, and the narrowing ratios on both sides of the leg part forming the hollow part are set to 36 to 38%, respectively .
Annulus in which the concave radius at the narrow neck and the concave radius at the corner of the base and leg are set to 32 to 36% of the cross-sectional radius (R) of the sliding contact side of the circular head, respectively . Packing.
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