JP6204799B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転、往復動あるいは揺動する相手面に対して、樹脂リングをハウジングから軸方向へ押し出して摺動可能に密接させることによって密封機能を奏する密封装置に関する。

貫通孔を有する球体を介して流路を回転あるいは揺動可能に接続する機器の密封手段として、従来から、図６あるいは図８に例示したような密封装置が知られている。

このうち図６に示す密封装置１００は、内周孔１１１が形成されたハウジング１１０と、このハウジング１１０の内周に軸方向移動自在に配置された合成樹脂からなる樹脂リング１０１と、この樹脂リング１０１とハウジング１１０の内周孔１１１の開口端部近傍に形成された径方向段差面１１２との間に配置されたＯリング１０２を備え、Ｏリング１０２の圧縮弾性によって軸方向へ付勢された樹脂リング１０１の先端が、球状弁体１２０の表面に摺動可能に密接されているものである。なお、球状弁体１２０は貫通孔１２１を有し、貫通孔１２１と直交する方向へ延びる不図示の軸心を中心として回動されることによって、ハウジング１１０の内周孔１１１及び樹脂リング１０１の内周孔１０１ａによる流路と、球状弁体１２０の貫通孔１２１を互いに連通したり遮断したりして、流路を開閉するものである（例えば下記の特許文献１〜２参照）。

また、図８に示す密封装置２００も基本的には上述の密封装置１００と同様であって、内周孔２１１が形成されたハウジング２１０と、このハウジング２１０の内周における開口端部に軸方向移動自在に配置された合成樹脂からなる樹脂リング２０１と、この樹脂リング２０１と前記内周孔２１１に形成された径方向段差面２１２の間に配置された金属製のコイルスプリング２０２と、樹脂リング２０１の外周面に形成された環状溝２０１ａに装着されてハウジング２１０の内周面との間を密封するゴム状弾性材料からなるＯリング２０３を備え、コイルスプリング２０２の圧縮弾性によって軸方向へ付勢された樹脂リング２０１の先端が、貫通孔２２１を有する球状弁体２２０の表面に摺動可能に密接されているものである。

特開平５−６０２５１号公報 特開２００１−２５４８４９号公報

しかしながら、図６に示す密封装置１００は、樹脂リング１０１が球状弁体１２０の表面に摺動可能に密接された装着状態では、樹脂リング１０１がハウジング１１０の内周に保持されているが、この樹脂リング１０１はハウジング１１０の内周面に対する締め代を持たないため、図７に示す未装着状態では、Ｏリング１０２及び樹脂リング１０１がハウジング１１０の内周に保持されにくい。このため組み付け時にＯリング１０２及び樹脂リング１０１がハウジング１１０から脱落しやすく、装着作業が困難であるといった問題がある。

また図８に示す密封装置２００も同様であり、未装着状態では、図９に示すようにコイルスプリング２０２の伸長によって樹脂リング２０１が押し出され、ハウジング２１０の内周から飛び出してしまうため、装着作業が困難であるといった問題がある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、樹脂リングをハウジングから軸方向へ押し出して相手面に摺動可能に密接させる構造の密封装置において、装着の作業性を向上させることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、ハウジングと、このハウジングの内周に軸方向移動自在に配置された樹脂リングと、前記ハウジングの内周に配置され、前記樹脂リングを軸方向へ付勢して前記ハウジングの外部方向へ押す弾性体と、前記樹脂リングから延びて前記ハウジングの内周と前記弾性体の外周との間へ挿入され、前記弾性体の軸方向非圧縮状態においても前記ハウジングの内周と前記弾性体の外周との間への挿入状態を維持する筒状部と、を備える。

本発明に係る密封装置によれば、弾性体が軸方向非圧縮状態にあっても、これによってハウジングの外部方向へ押される樹脂リングが筒状部によってハウジングに支持されるため、機器への装着作業の際に樹脂リング及び弾性体がハウジングから脱落するのを防止して装着の作業性を向上することができる。

密封装置の第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。 密封装置の第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。 密封装置の第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。 密封装置の第三の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。 密封装置の第四の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。 従来の技術による密封装置の一例を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。 従来の技術による密封装置の一例を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。 従来の技術による密封装置の他の例を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。 従来の技術による密封装置の他の例を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の断面図である。

以下、密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は、第一の実施の形態を示すものである。

第一の実施の形態において、密封装置１は、内周孔１１が形成されたハウジング１０と、このハウジング１０の内周孔１１内に軸方向移動自在に配置された樹脂リング２０と、内周孔１１内に配置され樹脂リング２０を軸方向へ付勢してハウジング１０の外部へ押し出す弾性体としてのコイルスプリング３０と、ハウジング１０の内周面と樹脂リング２０の外周面との間に圧縮状態で介在されたＯリング４０を備える。

樹脂リング２０はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）や、ポリアミドなどの合成樹脂からなるものであって、略円筒状に成形され、すなわち軸方向へ貫通した内周孔２１を有する。この樹脂リング２０の外端には、図１に示すように例えば貫通孔２ａを有する球状弁体２等の表面と摺動可能に密接される円錐面状の摺動面２０ａが形成されている。ハウジング１０の内周孔１１には径方向段差面１２が形成されており、樹脂リング２０は、前記内周孔１１のうち前記径方向段差面１２より外側（大径側）に挿入されると共に、外端側（摺動面２０ａ側）がハウジング１０の開口端部１０ａより外側へ突出した状態で配置されている。

コイルスプリング３０は弾性体に相当するものであって、ハウジング１０の内周孔１１の径方向段差面１２と、樹脂リング２０の背面（摺動面２０ａと反対側の面）２０ｂとの間に配置され、軸方向圧縮に対する伸長力によって樹脂リング２０をハウジング１０の内周から外部へ向けて押し出すように付勢するものである。

樹脂リング２０の背面２０ｂ寄りの外周面には環状溝２２が形成されており、Ｏリング４０は、この環状溝２２に保持されている。

Ｏリング４０は支持手段及びパッキンに相当するものであって、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）などのゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなり、樹脂リング２０の環状溝２２の底面と、ハウジング１０の径方向段差面１２より外側（大径側）の内周面１１ａとの間に、径方向へ圧縮された状態で介在している。そしてこのＯリング４０は、ハウジング１０の内周面と樹脂リング２０の外周面との間の隙間を密封すると共に、径方向への圧縮反力による樹脂リング２０の環状溝２２の底面及びハウジング１０の内周面１１ａの双方との摩擦力によって、コイルスプリング３０の非圧縮状態においてハウジング１０の内周への樹脂リング２０の挿入状態を維持し、この樹脂リング２０をハウジング１０に支持するものである。

以上のように構成された第一の実施の形態による密封装置１は、図１に示すように、ハウジング１０の内周孔１１及びこれに連通する樹脂リング２０の内周孔２１が、例えばボールバルブにおける流路の一部を構成するものであって、樹脂リング２０が図２に示す位置よりもハウジング１０の内方へ押し込まれることによってコイルスプリング３０が軸方向へ適宜圧縮され、その圧縮反力によって付勢された樹脂リング２０の外端の摺動面２０ａが、相手面である球状弁体２の表面２ｂと摺動可能に密接されるようになっている。そして球状弁体２は、貫通孔２ａと直交する方向へ延びる不図示の軸心を中心として例えば図１における時計方向又は反時計方向へ回動されることによって、ハウジング１０の内周孔１１及び樹脂リング２０の内周孔２１による流路と、球状弁体２の貫通孔２ａを互いに連通したり遮断したりして、流路を開閉するものである。

そして図２に示す未装着状態では、コイルスプリング３０が軸方向に伸びきっているか、あるいは僅かに圧縮された状態にあっても、樹脂リング２０の環状溝２２の底面とハウジング１０の内周面１１ａの間で径方向へ圧縮されたＯリング４０が、圧縮反力による摩擦力によって、樹脂リング２０の不用意な軸方向移動を規制する機能を有する。このため、ハウジング１０の内周への樹脂リング２０の挿入状態が維持され、すなわちこの樹脂リング２０がＯリング４０を介してハウジング１０に支持されるため、図１に示すように組み付ける過程で樹脂リング２０及びコイルスプリング３０がハウジング１０から脱落するのを防止することができ、その結果、装着の作業性を向上することができる。

次に図３は、密封装置の第二の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、樹脂リング２０及びコイルスプリング３０がハウジング１０から脱落するのを防止する支持手段が、樹脂リング２０から延びる筒状部５０からなる点にある。

詳しくは、筒状部５０は樹脂リング２０に一体に形成されたものであって、その背面２０ｂの外径部から円筒状に延び、ハウジング１０の開口端部１０ａ側の内周面１１ａと非圧縮状態のコイルスプリング３０の外端近傍部分との間へ挿入可能となっている。

また、この例では樹脂リング２０の摺動面２０ａから筒状部５０の後端部５０ａまでの軸方向長さは、図１及び図２に示す第一の実施の形態における樹脂リング２０の軸方向長さと略同等としており、したがって樹脂リング２０の本体部分の軸方向長さ（摺動面２０ａから背面２０ｂまでの軸方向長さ）は第一の実施の形態の樹脂リング２０の軸方向長さより短いものとなっている。

以上のように構成された第二の実施の形態による密封装置１も、第一の実施の形態と同様、装着状態では樹脂リング２０が図３に示す位置よりもハウジング１０の内方へ押し込まれることによってコイルスプリング３０が軸方向へ適宜圧縮され、Ｏリング４０が樹脂リング２０の環状溝２２の底面とハウジング１０の内周面１１ａとの間に径方向へ圧縮された状態で介在し、コイルスプリング３０の圧縮反力によって付勢された樹脂リング２０の外端の摺動面２０ａが、球状弁体２（図１参照）の表面と摺動可能に密接されるものである。

そして、未装着状態においてコイルスプリング３０が軸方向に伸びきっていても、樹脂リング２０に形成された筒状部５０がハウジング１０の開口端部１０ａ側の内周面１１ａとコイルスプリング３０の外端近傍部分の外周との間へ挿入されていることによって、樹脂リング２０をハウジング１０に支持するため、ボールバルブ等への組み付け過程で樹脂リング２０及びコイルスプリング３０がハウジング１０から脱落するのを防止することができ、その結果、装着の作業性を向上することができる。

また、樹脂リング２０及びコイルスプリング３０の脱落防止を、Ｏリング４０を樹脂リング２０の環状溝２２の底面とハウジング１０の内周面１１ａの間で径方向へ締め代を持たせることによって行うものではないため、ハウジング１０の開口端部１０ａからの径方向段差面１２の軸方向深さ（内周面１１ａの軸方向長さ）を、図１及び図２に示す第一の実施の形態のものよりも短くすることができるといった利点もある。

次に図４は、密封装置の第三の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述した第二の実施の形態における筒状部５０を金属等によって製作し、樹脂リング２０と嵌合又は接着等により一体化させたものである。

詳しくは、筒状部５０は樹脂リング２０の内周面と接合された相対的に小径の接合筒部５１と、ハウジング１０の内周面１１ａとコイルスプリング３０の外端近傍部分との間へ挿入可能な相対的に大径の挿入筒部５２と、前記接合筒部５１と挿入筒部５２の間を径方向へ延びて樹脂リング２０の背面２０ｂと接合された円盤部５３からなる。なお、接合筒部５１は樹脂リング２０の摺動面２０ａに達しない長さであり、円盤部５３は、Ｏリング４０を装着する環状溝２２の一部をなすと共に、コイルスプリング３０の付勢力を受けるスプリングリテーナとして機能するものである。

この構成によれば、第二の実施の形態と同様の効果が実現される。すなわち未装着状態において、コイルスプリング３０が軸方向に伸びきっていても、筒状部５０における挿入筒部５２がハウジング１０の開口端部１０ａ側の内周面１１ａとコイルスプリング３０の外端近傍部分の外周との間へ挿入されていることによって、樹脂リング２０をハウジング１０に支持するため、ボールバルブ等への組み付け過程で樹脂リング２０及びコイルスプリング３０がハウジング１０から脱落するのを防止することができ、その結果、装着の作業性を向上することができる。

加えて、筒状部５０が金属からなるものであるため、図３に示す第二の実施の形態のものに比較して筒状部５０の剛性を向上させることができ、接合筒部５１によって樹脂リング２０の剛性も向上させることができる。

次に図５は、密封装置の第四の実施の形態を示すものである。この実施の形態も、上述した第三の実施の形態と同様、筒状部５０を金属等によって製作し、樹脂リング２０と嵌合又は接着等により一体化させたものである。そして第三の実施の形態と異なるところは、筒状部５０が、挿入筒部５２と、樹脂リング２０の背面２０ｂと接合された円盤部５３からなる断面略Ｌ字形に形成された点にある。樹脂リング２０の背面２０ｂと接合された円盤部５３の接合面５３ａは、接合強度を高めるために段差形状に形成されている。

この構成によれば、第三の実施の形態と同様の効果が実現されるほか、筒状部５０の形状が簡素であるため、その加工が容易であり、第三の実施の形態に比較して安価に提供できるといった効果がある。

なお、上述した各形態は、樹脂リング２０を軸方向へ付勢してハウジング１０の外部へ押し出す弾性体としてコイルスプリング３０を用いているが、コイルスプリング３０以外のもの、例えばゴム状弾性材料などを用いたものであっても、実施することが可能である。

また、図３〜図５に示す第二〜第四の実施の形態でも、図２と同様、樹脂リング２０の環状溝２２の底面と、ハウジング１０の内周面１１ａとの間に、径方向へ圧縮された状態で介在されるようにすることによって、筒状部５０とＯリング４０の双方に、樹脂リング２０及びコイルスプリング３０がハウジング１０から脱落するのを防止する支持手段としての機能を付与しても良い。

１ 密封装置
１０ ハウジング
１０ａ 開口端部
１１ 内周孔
１１ａ 内周面
１２ 径方向段差面
２０ 樹脂リング
２０ａ 摺動面
２０ｂ 背面
２１ 内周孔
２２ 環状溝
３０ コイルスプリング（弾性体）
４０ Ｏリング
５０ 筒状部
５０ａ 後端部
５１ 接合筒部
５２ 挿入筒部
５３ 円盤部
５３ａ 接合面

Claims (1)

1. ハウジングと、
   このハウジングの内周に軸方向移動自在に配置された樹脂リングと、
   前記ハウジングの内周に配置され、前記樹脂リングを軸方向へ付勢して前記ハウジングの外部方向へ押す弾性体と、
   前記樹脂リングから延びて前記ハウジングの内周と前記弾性体の外周との間へ挿入され、前記弾性体の軸方向非圧縮状態においても前記ハウジングの内周と前記弾性体の外周との間への挿入状態を維持する筒状部と、
   を備えることを特徴とする密封装置。

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