JP5288240B2 - 密閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、作動室を密閉する密閉装置に関する。この作動室は、外側の機械部品に向かって移動する内側の機械部品及びこの外側の機械部品によって形成される。このような密閉装置は、この外側の機械部品と内側の機械部品との間に配置されている。この外側の機械部品は、例えばガス圧シリンダのシリンダによって形成され得る。内側の機械部品は、ガス圧シリンダのピストン装置によって形成され得る。

このような密閉装置は、ガス圧シリンダを密閉するために使用される。この種類の密閉装置の例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４９１１４号明細書から公知である。媒体であるガス圧シリンダ内のガスが、密閉装置の領域内の潤滑剤膜の形成に適さないので、油が、潤滑剤として又はガス圧シリンダの作動室内の潤滑剤であるオイルとして密閉装置の密閉リングの領域内に貯蔵される。このオイルは、ガス圧シリンダの操作時に密閉リングの領域内に供給される。潤滑剤が１回しか供給され得ず、体積損失（Ｖｏｌｍｅｎｖｅｒｌｕｓｔ）時に注油が足りなくなることが公知の密閉装置の欠点である。潤滑剤の体積が上昇した場合、密閉リングの領域内の圧力が変動する。その結果、ピストンロッドに対する密閉リングの強い摩擦が異なり、これによって摩擦が大きくなる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４９１１４号明細書

本発明の課題は、従来の技術の欠点が阻止され得、これによって特に潤滑剤の循環が潤滑剤の損失を回避しつつ可能になる密閉装置を提供することにある。

この課題は、潤滑剤室１１が形成されているスリーブ１０，５０を有し、作動室８を密閉する密閉装置１において、前記作動室８は、外側の機械部品３に対して軸線方向に移動する、内側の機械部品４と、前記外側の機械部品３とから形成され、前記潤滑剤室１１は、作動室側の密閉リング２０と前記作動室に面さない密閉リング２１とによって隔離されていて、これらの密閉リングの双方の密閉リング２０，２１が、非対称な密閉リングとして形成されていて、前記作動室側の前記密閉リング２０の密閉摩擦が、前記潤滑剤室１１への潤滑剤の充填にほとんど影響しないで、前記外側の機械部品３及び前記内側の機械部品４の、前記密閉装置１と一緒の動作時に、前記潤滑剤が、前記外側の機械部品３と前記内側の機械部品４との間に配置された前記密閉装置１によって前記作動室８から前記潤滑剤室１１内に流れ落ちるように、当該双方の密閉リング２０，２１が配置されていて、前記潤滑剤の損失を回避しつつ前記潤滑剤の特定の循環を可能にするように、前記スリーブ１０，５０が、前記潤滑剤室１１の過圧を解放する弁装置３０を有すること、前記作動室側の密閉リング２０は、前記作動室側の周回溝に沿って配置されていること、及び、前記作動室に面さない密閉リング２１は、前記作動室に面さない周回溝に沿って配置されていて、これらの溝は、前記スリーブ１０の内周面に配置されていること、及び、前記作動室に面さない前記密閉リング２１は、Ｕ字状の軸線方向の横断面を有し、前記Ｕ字状の軸線方向の横断面の垂直な両辺がそれぞれ、その上端部に沿って密閉縁部２４を形成し、前記密閉リング２１を前記内側の機械部品４に対して押圧する加勢リング２６が、作動室に面しない前記密閉リング２１と前記作動室に面しない周回溝の溝底との間に設けられていることによって解決される。
本発明の好適な実施形は，従属請求項に記載されている。

外側の機械部品に向かって移動する内側の機械部品及びこの外側の機械部品によって形成される作動室を密閉する本発明の密閉装置の場合、スリーブが設けられている。潤滑剤室が、このスリーブ内に形成されている。この場合、この潤滑剤室は、作動室側の密閉部分と作動室の反対側の密閉部分とによって密閉されている。すなわち、潤滑剤室の容積が、２つの側面に面して密閉されている。密閉リングのうちの少なくとも１つの密閉リング、好ましくは作動室側のリングが、非対称な密閉リングとして構成されている。潤滑剤が、外側の機械部品と内側の機械部品との間に配置された密閉装置によって作動室から潤滑剤室内に流れ落ちるように、これらの密閉リングは配置されている。したがって、本発明の密閉装置が使用されているガス圧シリンダの場合、作動室自体が、ガス／潤滑剤の混合物を含む。スリーブが、潤滑剤室の過圧を解放する弁装置を有する。

本発明の密閉装置を用いると、潤滑剤室の連続した充填又は再充填が、非対称な密閉リングによって、特に作動室側の密閉リングによって、外側の機械部品に対する内側の機械部品の軸線方向の移動時の動的なポンプ作用によって可能である。本発明の密閉装置は、作動室から潤滑剤室内への流体力学的な流れ落ちによって潤滑剤の特定の循環を可能にする。作動室から流れ落とされる体積、すなわちガス又は潤滑剤による圧力上昇を阻止するため、弁装置が、圧力解放部として設けられている。この弁装置は、圧力上昇時に作動室内に有利に弁開する。非対称な密閉部と過圧解放部との協働では、循環する潤滑剤室を有する密閉装置が使用される。両密閉リングが、非対称な密閉リングとして形成されている場合、作動室側の密閉リングの密閉摩擦が、潤滑剤室の両側の充填平衡（Ｆｕｅｌｌｇｌｅｉｃｈｇｅｗｉｃｈｔ）に基づく潤滑剤室の充填にほとんど影響しない。望ましくない高い圧力上昇が、圧力解放弁装置に起因して潤滑剤室内で起こらない。この圧力解放弁装置は、例えば弾性膜によって又は移動する分離ピストンによって実現され得る。これによって、潤滑剤室内の容積変化が補償される。潤滑剤室内の圧力が、作動室内の圧力にほぼ一致するので、専ら作動室に面さない密閉リングが加圧されている。すなわち、圧力差がそこに存在する。このことは、幾何構造及び使用される結合部に起因して密閉装置と内側の機械部品との間の摩擦を招く。したがって、作動室に面さない密閉リングが、作動室圧力を外側空間、すなわち多くの場合大気に対して密閉する。潤滑剤が、潤滑剤室から同じである潤滑剤圧力条件下でこの圧力リングに提供される。本発明の密閉装置によって形成されたシステムは、非常に丈夫に潤滑剤室内の一定な圧力及び一定な容積状態を招く。このことは、摩擦状態及び磨耗抑制に対して重要である。

好ましくは、作動室側の密閉リングが、周回溝に沿って配置されていて、及び／又は、作動室に面さない密閉リングが、作動室に面さない周回溝に沿って配置されている。好ましくはこの場合、これらの溝は、スリーブの内周面に配置されている。このことは、本発明の密閉装置の簡単な取り付けを可能にする。この密閉装置の全体が、１つの部品として構成され得る。

弁装置は、スリーブの外周面に沿って延在する放射状の溝内に配置されたＯリングを有するこのスリーブ内に好ましくは半径方向状に延在する貫通部、好ましくは孔として形成され得る。これによって、高信頼性で簡単に構成された弁が実現される。

弁装置が、過圧の解放を作動室方向に可能にすることに適合されている場合、潤滑剤室から過圧解放のために排出された潤滑剤が、再び作動室から流れ落ちる。

過圧解放のために排出された潤滑剤の作動室内への排出は、スリーブの作動室側の端部と弁装置のＯリングとの間の外径、すなわち外側の直径が、弁装置のＯリングとスリーブの作動室に面しない端部との間の外径より小さいことによって簡単に実現され得る。この場合、潤滑剤は、スリーブの外周面と外側の機械部品の内面との間を流れる。

本発明の密閉装置の好適な実施形では、スリーブが、潤滑剤室に加圧する加圧弁装置をさらに有する。潤滑剤室内の漏れ量による体積変化が、これによってより望ましくかつ加圧弁装置を敷設することによって所定に補償可能である。特に、潤滑剤室の圧力が、両側から調整される。

加圧弁装置は、スリーブの外周面に沿って延在する放射状の溝内に配置されたＯリングを有するこのスリーブ内に半径方向状に延在する貫通部、好ましくは孔として簡単にかつ安価な方法で形成されている。

作動室側の密閉リングは、好ましくはＬ字状の軸線方向の横断面を有する。この場合、Ｌの水平な底面が、密閉リングの外周を形成し、Ｌの垂直なウェブが、その上端部に沿って密閉縁部を有する。この密閉リングの形は、潤滑剤室を最適に充填する。

作動室に面さない密閉リングは、好ましくはＵ字状の軸線方向の横断面を有する。この場合、Ｕの垂直な両辺がそれぞれ、その上端部に沿って密閉縁部を形成する（ツインシール）。この場合、密閉リングを内側の機械部品に対して押圧する加勢リングが、作動室に面しない密閉リングと作動室に面しない溝底との間に設けられている。この密閉形は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４９１１４号明細書の高圧密閉部に相当する。このような密閉リングは、ガス圧シリンダを密閉するために特に良好に適している。

両密閉要素は、非対称な押圧延在部を動的な密閉縁部の領域内に常に有する。この非対称な押圧縁部は、潤滑剤室内への潤滑剤の流れ落ちを可能にする。

好ましくは、スクレーパーリング、好ましくは個別リップ取外し部（Ｅｉｎｚｅｌｌｉｐｐｅｎａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）が、スリーブの作動室に面さない端部の領域内に配置されている。スクレーパーリングは、密閉装置内への汚れの侵入を阻止する。個別リップ取外し部は、二重に作用する。この個別リップ取外し部は、僅かな摩擦を呈し、潤滑剤オイル膜を密閉する。この場合、閉鎖されている圧力が、密閉部と取外し部との間で発生しない。

密閉装置を外側の機械部品と内側の機械部品との間に圧密に差し込みできるため、好ましくは半径方向に延在する溝が、スリーブの外周面に沿って配置されていて、密閉装置を外側の機械部品内に気密に嵌合するために使用される外側の密閉リングを収容する。
以下に、本発明のその他の詳細及び構成を特許請求の範囲に関連する図面に基づく実施の形態から説明する。本発明の理解に対しては、不要な詳細は省略している。

図面は、本発明の密閉装置を非常に概略的に示し、縮尺通りでないと解される。本発明の密閉装置の個々の構成要素の構成が良好に示され得るように、これらの構成要素は示されている。

図１中には、ガス圧シリンダ２内の本発明の密閉装置１が、投影断面図で示されている。ガス圧シリンダ２が、外側シリンダ３を有する。ピストン装置４が、外側シリンダ３内にこの外側シリンダ３に対して同心状に可動に配置されている。ピストン装置４は、ピストン５とピストンロッド６とから構成される。ピストンロッド６は、シリンダ３から突出している。ピストン５及びシリンダ３は、通常に閉鎖されている作動室８を形成する。この作動室８は、本発明の密閉装置１に隣接する。この図中には、シリンダ３が開いて示されている。シリンダ３の密閉装置に面さない端部に接した作動室８の閉鎖は示されていない。作動室８は、例えば４メガパスカルの圧力下にあるオイルとガスの混合物で充填されている。それ故に通常のガス圧シリンダの場合、密閉装置１の高圧側は、作動室側である。

本発明の密閉装置１は、シリンダ３とピストンロッド６との間に作動室８の密閉部として配置されている。この場合、密閉装置１は、ピストンロッド６を包囲する。密閉装置１は、スリーブ１０を有する。例えばオイルを貯蔵するための潤滑剤室１１が、スリーブ１０内に形成されている。スリーブ１０は、密閉リングの材料、すなわち弾性ゴムの材料に対して硬い材料から製造されている。例えば、スリーブは、合成樹脂又は金属又はセラミックから製造され得る。スリーブ１０をシリンダ３内に正確にかつ気密に嵌合させるため、Ｏリング１６を有する溝が、スリーブの外周面に沿って形成されている。潤滑剤室１１を拡張するため、この潤滑剤室１１は、周回溝としてスリーブ１０の内周面に沿って形成されている。すなわち潤滑剤室１１の側壁が、この溝の側壁とピストンロッド６の表面とから形成される。潤滑剤室１１の全容積が、２つの非対称な密閉リング２０，２１まで達する。この潤滑剤室１１は、これらの密閉リング２０，２１によって分離されている。一方の密閉リング２０が、作動室８を分離するためにスリーブ１０の内周面内の作動室側の周回溝に沿って配置されている。他方の密閉リング２１が、外側容積、すなわち一般に低圧側に対して分離し密閉するためにスリーブ１０の内周面の作動室に面さない周回溝に沿って配置されている。ガス圧シリンダ２の動作時に、すなわちシリンダ３に対するピストン５の軸線方向の移動時に、潤滑剤、例えばオイルが、作動室８から潤滑剤１１内に流れ落とされるように、密閉リング２０，２１が配置されている。このことは、密閉リング２０，２１の非対称性によって実現される。さらに作動室側の密閉リング２０は、Ｌ字状の軸線方向の横断面を有する。この場合、Ｌの水平な底面が、密閉リング２０の外周を形成し、Ｌの垂直なウェブが、その上端部に沿って密閉縁部２３を有する。Ｌ字状の軸線方向の横断面を有するこのような密閉リングの例は、本出願人のＬ−Ｃｕｐ（登録商標）である。Ｌのウェブが作動室側の溝の作動室側の側面に隣接している密閉リング２０の示された方向では、例えばオイルが、潤滑剤室１１内にこのように流れ落ちる。同時に、潤滑剤室１１内の空気が、作動室側の密閉リング２０によって排気できる。作動室に面さない密閉リング２１は、Ｕ字状の軸線方向の横断面を有する。この場合、Ｕの垂直な両辺がそれぞれ、その上端部に沿って密閉縁部２４を形成する。この場合、密閉リング２１を内側の機械部品、すなわちピストンロッド６に対して押圧する加勢リング２６が、作動室に面しない密閉リング２１と作動室に面しない溝底との間に設けられている。このようなＵ字状の軸線方向の横断面を有する密閉リング２１は、圧密な密閉部に対して特に良好に適している。Ｕ字状の軸線方向の横断面を有するこのような密閉リングの例が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４９１１４号明細書中に記されている。

潤滑剤室１１の過圧を解放する弁装置３０が、スリーブ１０内に形成されている。この弁装置３０は、孔３１を有する。この孔３１は、スリーブ１０の外周面から半径方向に内側に向かって潤滑剤室１１内まで延在する。さらにスリーブ１０は、弁装置３０の一部としてスリーブ１０の外周面に沿って半径方向に延在する溝３２を孔３１の外側の端部の上に有する。Ｏリング３３が、この溝３２に沿って挿入されている。過圧が、作動室８の方向に解放されるように、スリーブの作動室側の端部と弁装置３０のＯリング３３との間のスリーブの外径が、弁装置３０のＯリング３３とスリーブ１０の作動室に面しない端部との間の外径より小さい。したがって、潤滑剤室１１内に過圧下にある媒体が、Ｏリング３３が挿入されている孔３１を通じてＯリング３３を溝３２の溝底から半径方向に持ち上げることができ、次いでスリーブ１０の外周面とシリンダ３の内壁との間から作動室８内に流出する。

個別リップ取外し部（Ｅｉｎｚｅｌｌｉｐｐｅｎａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）が、スクレーパーリング４０としてスリーブ１０の作動室に面さない端部の領域内に配置されている。この個別リップ取外し部は、同様にスリーブ１０の内周面の溝に沿って挿入されている。このスクレーパーリング４０は、二重に作用する。このスクレーパーリング４０は、密閉装置１内への汚れの侵入及び同時に流出する潤滑剤によるピストンロッド６の汚れを阻止する。

図２中には、本発明の密閉装置の潤滑剤室を形成する加圧弁装置５１付きスリーブ５０が、投影断面図で示されている。潤滑剤室は、スリーブ５０の内周面の幅の広い周回溝５３によって形成される。図１の本発明の密閉装置とは違って、過圧を解放する弁装置の孔３１が、潤滑剤室内に直接通じているのではなくて、潤滑剤室と潤滑剤室を分離する一方の密閉リングとの間の領域５５内で終了する。この領域５５は、密閉部によって潤滑剤室から分離されているので、潤滑剤室に対する直接の連結が実現される。図中には、弁装置３０が、２つのこのような孔３１，５７を有する。図２のスリーブ５０の構成の場合、密閉リングが、溝内に挿入され得る。これらの溝は、外側の機械部品の内周面に沿って直接形成されている。密閉リングは、図２中には示されていない。この図中のスリーブ５０も、外側の機械部品、例えばシリンダと内部の機械部品、例えばピストンロッドとの間に配置されている。もう１つの違いは、潤滑剤室から排出すべき媒体が、スリーブ５０の外周面の相違する半径によって再び送られるのではなくて、軸線方向に延在する切込み部としてこの表面内に形成されたチャネル５９を通じて送られる。

この示されたスリーブ５０は、潤滑剤室を加圧する加圧弁装置５１を有する。この加圧弁装置５１は、スリーブ５０の内周面に延在する溝６１に沿って配置された半径方向のＯリング６３を有するスリーブ５０内に半径方向に延在する孔６０として形成されている。孔６０は、この溝６１の溝底を有するチャネル５９に連結する。溝６１事態が、スリーブ５０の内周面の領域６５内に配置されている。この領域６５は、潤滑剤室とこの潤滑剤室を分離する密閉リングのうちの１つの密閉リングとの間にある。密閉部が、この溝６１と潤滑剤室との間に配置されていないので、ここでも潤滑剤室に対する直接の連結が実現される。

作動室８を密閉する密閉装置１が提唱される。スリーブ１０を有するこの作動室８は、外側の機械部品３に向かって同心状に移動する内側の機械部品４とこの外側の機械部品３とによって形成される。潤滑剤室１１が、このスリーブ１０内に形成されている。この場合、潤滑剤室１１は、作動室側の非対称な密閉リング２０と作動室に面さない非対称な密閉リング２１とによって隔離されている。この場合、潤滑剤が、機械部品３，４の動作時にこの外側の機械部品３とこの内側の機械部品４との間に配置された密閉装置１によって作動室８から潤滑剤室１１内に流れ落とされるように、これらの密閉リング２０，２１は配置されている。この場合、スリーブ１０は、潤滑剤室１１の過圧を解放する弁装置３０を有する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されない。むしろ、多数の実施の形態が考えられる。本発明の特徴の基本的に別の構成でも、これらの実施の形態は使用される。

ガス圧シリンダ内の本発明の密閉装置を示す。 本発明の密閉装置の潤滑剤室を形成する加圧弁装置付きスリーブを示す。

１ 密閉装置
２ ガス圧シリンダ
３ 外側シリンダ
４ ピストン装置
５ ピストン
６ ピストンロッド
８ 作動室
１０ スリーブ
１１ 潤滑剤室
２０ 密閉リング
２１ 密閉リング
２３ 密閉縁部
２６ 加勢リング
３０ 弁装置
３１ 孔
３２ 溝
３３ Ｏリング
４０ スクレーパーリング
５０ スリーブ
５１ 加圧弁装置
５７ 孔
５９ チャネル
６０ 孔
６１ 溝
６３ Ｏリング
６５ 内周面の領域

Claims (10)

1. 潤滑剤室（１１）が形成されているスリーブ（１０，５０）を有し、作動室（８）を密閉する密閉装置（１）において、
   前記作動室（８）は、外側の機械部品（３）に対して軸線方向に移動する、内側の機械部品（４）と、前記外側の機械部品（３）とから形成され、
   前記潤滑剤室（１１）は、作動室側の密閉リング（２０）と前記作動室に面さない密閉リング（２１）とによって隔離されていて、これらの密閉リングの双方の密閉リング（２０，２１）が、非対称な密閉リングとして形成されていて、
   前記作動室側の前記密閉リング（２０）の密閉摩擦が、前記潤滑剤室（１１）への潤滑剤の充填にほとんど影響しないで、前記外側の機械部品（３）及び前記内側の機械部品（４）の、前記密閉装置（１）と一緒の動作時に、前記潤滑剤が、前記外側の機械部品（３）と前記内側の機械部品（４）との間に配置された前記密閉装置（１）によって前記作動室（８）から前記潤滑剤室（１１）内に流れ落ちるように、当該双方の密閉リング（２０，２１）が配置されていて、
   前記潤滑剤の損失を回避しつつ前記潤滑剤の特定の循環を可能にするように、前記スリーブ（１０，５０）が、前記潤滑剤室（１１）の過圧を解放する弁装置（３０）を有すること、
   前記作動室側の密閉リング（２０）は、前記作動室側の周回溝に沿って配置されていること、及び、前記作動室に面さない密閉リング（２１）は、前記作動室に面さない周回溝に沿って配置されていて、これらの溝は、前記スリーブ（１０）の内周面に配置されていること、及び
   前記作動室に面さない前記密閉リング（２１）は、Ｕ字状の軸線方向の横断面を有し、前記Ｕ字状の軸線方向の横断面の垂直な両辺がそれぞれ、その上端部に沿って密閉縁部（２４）を形成し、前記密閉リング（２１）を前記内側の機械部品（４）に対して押圧する加勢リング（２６）が、作動室に面しない前記密閉リング（２１）と前記作動室に面しない周回溝の溝底との間に設けられている当該密閉装置。
2. 前記弁装置（３０）は、前記スリーブ（１０，５０）の外周面に沿って延在する放射状の溝内に配置された１つのＯリング（３３）を有するこのスリーブ（１０，５０）内に径方向状に延在する貫通部又は孔（３１，５７）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉装置。
3. 前記弁装置（３０）は、過圧の解放を前記作動室（８）方向に可能にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の密閉装置。
4. 前記スリーブ（１０）の前記作動室側の端部と前記弁装置（３０）の前記Ｏリング（３３）との間の前記スリーブ（１０）の外径が、前記弁装置（３０）の前記Ｏリング（３３）と前記スリーブ（１０）の前記作動室に面しない端部との間の外径より小さいことを特徴とする請求項２に記載の密閉装置。
5. 前記スリーブ（５０）は、前記潤滑剤室に加圧する加圧弁装置（５１）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の密閉装置。
6. 前記加圧弁装置（５１）は、前記スリーブ（５０）の内周面に沿って延在する放射状の溝（６１）内に配置されたＯリング（６３）を有する前記スリーブ（５０）内に半径方向状に延在する貫通部又は孔（６０）として形成されていることを特徴とする請求項５に記載の密閉装置。
7. 前記作動室側の前記密閉リング（２０）は、Ｌ字状の軸線方向の横断面を有し、前記Ｌ字状の軸線方向の横断面の水平な底面が、前記密閉リング（２０）の外周を形成し、Ｌの垂直なウェブが、その上端部に沿って密閉縁部（２３）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の密閉装置。
8. スクレーパーリング（４０）が、前記スリーブ（１０）の前記作動室に面さない端部の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の密閉装置。
9. 半径方向に延在する溝が、前記スリーブ（１０）の外周面に沿って配置されていて、前記密閉装置（１）を前記外側の機械部品（３）内に気密に嵌合するために使用される外側の密閉リング（１６）を収容することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の密閉装置。
10. 前記外側の機械部品（３）は、ガス圧シリンダ（２）のシリンダによって形成され、前記内側の機械部品（４）は、前記ガス圧シリンダ（２）のピストン装置によって形成される請求項１〜９のいずれか１項に記載の密閉装置（１）を有するガス圧シリンダ（２）。

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