JP6474707B2 - Shaft seal mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、ポンプ等の耐圧構造体に挿入する往復軸のシールを行う軸シール機構に関する。   The present invention relates to a shaft seal mechanism that seals a reciprocating shaft that is inserted into a pressure-resistant structure such as a pump.

一般に、往復動式の圧送ポンプ、弁、油圧シリンダ等では、内部流体(気体を含む)の発生圧力を封止する耐圧構造体を貫通して挿入される往復軸(例えば、ピストン、ピストンロッド又はプランジャ等)に、耐圧構造体の内と外との圧力境界を形成する軸シールを有し、これによって、往復軸動作時及び静止時に、内部流体の漏出を封止している。   In general, in a reciprocating pressure pump, a valve, a hydraulic cylinder, etc., a reciprocating shaft (for example, a piston, piston rod, or the like) inserted through a pressure-resistant structure that seals the generated pressure of an internal fluid (including gas) The plunger or the like has a shaft seal that forms a pressure boundary between the inside and the outside of the pressure-resistant structure, thereby sealing the leakage of the internal fluid when the reciprocating shaft is operating and when it is stationary.

通常、往復軸の軸シールとしては、各種のグランドパッキンやメカニカルシールが用いられている。しかし、これらのシールは、圧力境界において往復軸の摺動を可能にしているため、摺動面における油膜保持の必要や摺動面の損耗、シール材の特性などから、内部流体の微量漏出が認められる。   Normally, various gland packings and mechanical seals are used as the shaft seal of the reciprocating shaft. However, these seals enable sliding of the reciprocating shaft at the pressure boundary, so that a small amount of internal fluid leaks due to the necessity of holding an oil film on the sliding surface, wear of the sliding surface, and the characteristics of the sealing material. Is recognized.

一方ダイヤフラムやベローズ型軸シール(以下、ベローシールという。)は、圧力境界に摺動部位がないため、内部流体を完全に封止することが可能な軸シールである。   On the other hand, a diaphragm or a bellows type shaft seal (hereinafter referred to as a bellows seal) is a shaft seal that can completely seal an internal fluid because there is no sliding portion at the pressure boundary.

このベローシールの一例として、特許文献1(特開2006−57610号公報)には、往復動ポンプの軸シールにおいて、高圧の内部流体の大気への漏れを完全に封止できるベローズ型軸シールを含む軸シール構造が開示される。この軸シール構造は、ベローズ型軸シール部よりも大気側の軸とシリンダの摺動部に補助軸シールを設け、この補助軸シールに接する部分の軸又はシリンダの直径をベローズの有効直径と等しくし、ベローズ型軸シール部よりもポンプ側の軸とシリンダの摺動部に1次シールを設け、この1次シールに接する部分の軸又はシリンダの直径をベローズの有効直径と等しくしたことを特徴とするものである。   As an example of the bellows seal, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-57610) discloses a bellows type shaft seal that can completely seal a high-pressure internal fluid leaking to the atmosphere in a shaft seal of a reciprocating pump. A shaft seal structure is disclosed. In this shaft seal structure, an auxiliary shaft seal is provided on the sliding side of the cylinder and the cylinder on the atmosphere side of the bellows type shaft seal, and the diameter of the shaft or cylinder in contact with the auxiliary shaft seal is equal to the effective diameter of the bellows. In addition, a primary seal is provided on the pump side shaft and the cylinder sliding portion from the bellows type shaft seal portion, and the diameter of the shaft or cylinder in contact with the primary seal is made equal to the effective diameter of the bellows. It is what.

また、特許文献2(特開2006−144741号公報)は、往復動ポンプの軸シールにおいて、ポンプ内部流体の大気中への漏れを完全に封止し、シール部の氷結や異物の混入によるトラブルを防止するポンプ軸シールを開示する。この往復動ポンプは、ピストンにピストンリング又はパッキングを設け、ピストン軸部に補助シールを設け、この補助シールより大気側のピストン軸部に可撓性部材によりシリンダ室側を大気側から密封する軸シールを備え、その軸シールがベローズシールであることを特徴とするものである。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-144741) discloses that a shaft seal of a reciprocating pump completely seals the leakage of fluid inside the pump into the atmosphere, and causes troubles due to freezing of the seal part or contamination of foreign matter. Disclosed is a pump shaft seal that prevents this. This reciprocating pump has a piston ring or packing on the piston, an auxiliary seal on the piston shaft, and a shaft that seals the cylinder chamber from the atmosphere side by a flexible member on the piston shaft on the atmosphere side of the auxiliary seal. A seal is provided, and the shaft seal is a bellows seal.

特開2006−57610号公報JP 2006-57610 A 特開2006−144741号公報JP 2006-144741 A

大きなストロークが必要な往復軸では、ダイヤフラムは過大なクリープ変形や破損防止の観点から適用できない場合がある。一方、ベローシールは、往復動ストローク及びベローズ内外圧差に応じて、ベローズ構造(板厚、ピッチ、1山当たりの伸縮量)を適切に選定すれば、一定程度の回数までは破壊に至らずに往復軸に追従した繰り返し伸縮が可能である。   In a reciprocating shaft that requires a large stroke, the diaphragm may not be applied from the viewpoint of preventing excessive creep deformation and damage. On the other hand, the bellows seal will not break until a certain number of times if the bellows structure (plate thickness, pitch, amount of expansion / contraction per peak) is appropriately selected according to the reciprocating stroke and the internal / external pressure difference of the bellows. Repeated expansion and contraction following the reciprocating axis is possible.

一般に、ベローズの繰り返し伸縮に対する耐久回数は、ベローズの寿命算定式「M .W. Kellogg社の式」や「浜田、竹園の式」により近似的に求めることができる。これによると、往復ストロークによるベローズ内部応力(以下、伸縮応力という。)及び変動圧力によるベローズ内部応力(以下、変動圧応力という。)の和が耐久回数に直接寄与することがわかる。したがって、各応力成分が小さいほど、圧力を受けながらの伸縮に対する耐久回数を向上させることができる。   In general, the number of times of endurance of the bellows against repeated expansion and contraction can be obtained approximately by the bellows life calculation formula “M.W. Kellogg's formula” or “Hamada, Takezono's formula”. According to this, it can be seen that the sum of the bellows internal stress due to the reciprocating stroke (hereinafter referred to as stretching stress) and the bellows internal stress due to the variable pressure (hereinafter referred to as variable pressure stress) directly contributes to the durability. Therefore, as each stress component is smaller, the number of times of durability against expansion and contraction while receiving pressure can be improved.

また、上述したKelloggの式によると、伸縮応力はベローズの板厚及び伸縮量に比例する。また変動圧応力は、変動圧に比例し、ベローズ板厚の二乗に反比例する。このため、伸縮応力を下げるためにはベローズ板厚を小さくすると、変動圧応力が増大してしまい、一般にベローズ全長は設計・製造上ある程度制限を受けることを考え合わせると、比較的長いストロークの往復動軸シールにベローシールを適用する場合、耐圧構造体が封止する圧力をそのままベローズが受圧する構造では、耐久回数を大幅に向上させることは難しい。   Further, according to the above-mentioned Kellogg equation, the stretching stress is proportional to the thickness of the bellows and the amount of stretching. The fluctuating pressure stress is proportional to the fluctuating pressure and inversely proportional to the square of the bellows plate thickness. For this reason, if the bellows plate thickness is reduced to reduce the expansion and contraction stress, the fluctuating pressure stress increases. In general, considering that the overall length of the bellows is limited to some extent in design and manufacturing, it is possible to reciprocate with a relatively long stroke. When a bellows seal is applied to the dynamic shaft seal, it is difficult to significantly improve the number of durability in a structure in which the bellows receives the pressure sealed by the pressure-resistant structure as it is.

このため、本発明は、内部流体を完全に封止できるベローシールの高耐久化技術を提供することを目的とするもので、ベローシールとそれに対する与圧機構を組み合わせた軸シール機構を提供するものである。   For this reason, an object of the present invention is to provide a technology for improving the durability of a bellows seal that can completely seal an internal fluid, and provides a shaft seal mechanism that combines a bellow seal and a pressurizing mechanism for the bellow seal. Is.

したがって、本発明は、駆動機構によりシリンダ内を往復動する往復軸を、シリンダに摺動自在に保持する保持部材に設け軸シール機構において、前記往復軸の一方の先端であってシリンダ内に突出する先端と前記保持部材の間に連設されるベローズと、前記保持部材のベローズと反対側に設けられ、与圧空間を画成する与圧シリンダと、前記与圧シリンダの軸方向端部を閉塞すると共に、前記往復軸と共に移動する与圧ピストンとを具備し、前記与圧空間と前記ベローズの内部空間とは連通通路を介して接続され、前記与圧空間、前記連通通路及び前記ベローズの内部空間には、非圧縮流体が収容されることにある。また、前記保持部材は、いわゆる耐圧構造体の一部を構成し、前記与圧シリンダ及び与圧ピストンで画成された与圧空間が連通通路によってベローズの内部空間と連通されることによって与圧機構が形成されるものである。 Therefore, the present invention provides a shaft seal mechanism in which a reciprocating shaft that reciprocates in a cylinder by a drive mechanism is provided in a holding member that slidably holds in the cylinder. A bellows connected between the projecting tip and the holding member; a pressurizing cylinder which is provided on the opposite side of the bellows of the holding member and defines a pressurizing space; and an axial end of the pressurizing cylinder A pressurizing piston that moves with the reciprocating shaft, and the pressurizing space and the internal space of the bellows are connected via a communication passage, and the pressurizing space, the communication passage, and the bellows In the internal space, incompressible fluid is accommodated. The holding member constitutes a part of a so-called pressure-resistant structure, and the pressurization space defined by the pressurization cylinder and the pressurization piston communicates with the internal space of the bellows through a communication passage. A mechanism is formed.

以上のように、ベローズの固定端が前記保持部材に固定され、またベローズの自由端は前記往復動の一方の先端に固定され、往復軸の移動と共にベローズが伸縮する。前記ベローズの伸縮に伴って、ベローズの内部空間の容積は変動するが、与圧空間、連通通路及びベローズの内部空間に収容された作動流体である非圧縮流体がベローズの内部空間の容積の変動に伴って移動するため、前記ベローズの内部空間の圧力が維持されるので、ベローズ圧力変形(断面変形)が拘束を受け、変動圧応力が抑制される。なお、前記与圧空間及び前記ベローズの形状は、往復軸が単位長さ移動した時の与圧空間の容積変化とベローズ内部空間の容積変化が等しくなるように設定されることが望ましい。 As described above, the fixed end of the bellows is fixed to the holding member, and the free end of the bellows is fixed to one end of the reciprocating motion, and the bellows expands and contracts as the reciprocating shaft moves. As the bellows expands and contracts, the volume of the inner space of the bellows varies, but the incompressible fluid that is the working fluid accommodated in the pressurized space, the communication path, and the inner space of the bellows varies in the volume of the inner space of the bellows. Therefore, since the pressure in the inner space of the bellows is maintained, the bellows pressure deformation (cross-sectional deformation) is restricted, and the fluctuating pressure stress is suppressed. In addition, it is desirable that the shape of the pressurizing space and the bellows is set so that the volume change of the pressurizing space when the reciprocating shaft moves by a unit length is equal to the volume change of the internal space of the bellows.

さらに、前記連通通路は、前記保持部材に形成された連通孔であることが望ましい。これによって、前記与圧空間と前記ベローズの内部空間とが直接接続されるため、前記作動流体の移動が容易となる。また連通孔の径を調整することによって作動流体の移動速度を調整することが可能となる。   Furthermore, it is preferable that the communication passage is a communication hole formed in the holding member. Thereby, since the pressurizing space and the internal space of the bellows are directly connected, the working fluid can be easily moved. Further, the moving speed of the working fluid can be adjusted by adjusting the diameter of the communication hole.

さらにまた、前記往復軸に沿って前記往復軸の周囲に所定の連通空間を画成するように、前記往復軸の一方の先端と前記与圧ピストンとの間に配置される内挿管を具備し、前記内挿管には、前記与圧空間と前記連通空間を連通する第1の連通孔と、前記連通空間と前記ベローズの内部空間とを連通する第2の連通孔が形成され、前記連通通路は、前記第1の連通孔、前記連通空間及び前記第2の連通孔によって形成されることにある。   Furthermore, an inner tube is provided between one end of the reciprocating shaft and the pressurizing piston so as to define a predetermined communication space around the reciprocating shaft along the reciprocating shaft. The inner tube is formed with a first communication hole that communicates the pressurized space and the communication space, and a second communication hole that communicates the communication space and the internal space of the bellows, Is formed by the first communication hole, the communication space, and the second communication hole.

この場合、前記往復軸に沿って往復軸との間に所定の連通空間を形成するように内挿管が配置され、連通空間を介して前記与圧空間と前記内部空間とが連通される構造となっている。さらに、前記与圧空間及び前記ベローズの形状は、往復軸が単位長さ移動した時の与圧空間の容積変化とベローズ内挿管とベローズの内部空間の容積変化が等しくなるように設定されることが望ましい。   In this case, an internal intubation tube is disposed so as to form a predetermined communication space between the reciprocating shaft and the reciprocating shaft, and the pressurized space and the internal space are communicated with each other via the communication space. It has become. Furthermore, the shape of the pressurizing space and the bellows is set so that the volume change of the pressurizing space when the reciprocating shaft moves a unit length is equal to the volume change of the inner space of the bellows intubation tube and the bellows. Is desirable.

以上のように、本発明によれば、耐圧構造体と一体の圧力境界を形成するため、内部流体を完全に封止することができると共に、変動圧応力振幅を抑制することができるので、伸縮応力と変動圧応力の重畳によって決定されるベローズ耐久回数を向上させることができるものである。   As described above, according to the present invention, since the pressure boundary integrated with the pressure-resistant structure is formed, the internal fluid can be completely sealed and the fluctuation pressure stress amplitude can be suppressed. The number of bellows durability determined by superimposing stress and fluctuating pressure stress can be improved.

本発明の実施例1に係る軸シール機構において、往復軸がシリンダから引き出された状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state by which the reciprocating shaft was pulled out from the cylinder in the shaft seal mechanism which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る軸シール機構において、往復軸がシリンダ内に押し込まれた状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state in which the reciprocating shaft was pushed in in the cylinder in the shaft seal mechanism which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る軸シール機構において、往復軸がシリンダから引き出された状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state by which the reciprocating shaft was pulled out from the cylinder in the shaft seal mechanism which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る軸シール機構において、往復軸がシリンダ内に押し込まれた状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state by which the reciprocating shaft was pushed in in the cylinder in the shaft seal mechanism which concerns on Example 2 of this invention.

以下、本発明の実施例について図面により説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1及び図2に示す実施例1に係る軸シール機構1は、往復軸としてピストンロッド2を使用するプランジャポンプ3に装備されるものである。このプランジャポンプ3の一端は例えば図示しないエアシリンダなどの複動式駆動機構に接続される。   A shaft seal mechanism 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is provided in a plunger pump 3 that uses a piston rod 2 as a reciprocating shaft. One end of the plunger pump 3 is connected to a double-acting drive mechanism such as an air cylinder (not shown).

前記プランジャポンプ3は、吐出口4が形成された吐出口ブロック部5と、この吐出口ブロック5に固定され、内部にシリンダ空間7を画成するシリンダ6と、前記吐出口ブロック部5に固定され、前記シリンダ6の一端を閉塞すると共に前記ピストンロッド2を摺動自在に保持する保持部材としてのベースフランジ8とを具備し、さらに前記吐出口ブロック部5には与圧シリンダ9が配置される。   The plunger pump 3 is fixed to the discharge port block portion 5 in which the discharge port 4 is formed, the cylinder 6 fixed to the discharge port block 5 and defining the cylinder space 7 therein, and the discharge port block portion 5. And a base flange 8 as a holding member that closes one end of the cylinder 6 and slidably holds the piston rod 2, and a pressurizing cylinder 9 is disposed in the discharge port block portion 5. The

前記与圧シリンダ9は、与圧空間としての与圧シリンダ室10を有し、与圧ピストン11によってその一端が閉塞されている。   The pressurizing cylinder 9 has a pressurizing cylinder chamber 10 as a pressurizing space, and one end thereof is closed by a pressurizing piston 11.

前記シリンダ空間7内に延出するピストンロッド2の先端2aには、ベローズ12の自由端12aが固定接続され、ベローズ12の固定端12bは、前記ベースフランジ8に固定接続され、前記ピストンロッド2との間に、ベローズ12の内部空間13が画成される。この内部空間13は、前記ベースフランジ8に形成された連通孔14を介して前記与圧シリンダ室10と連通される。   A free end 12a of a bellows 12 is fixedly connected to a tip 2a of the piston rod 2 extending into the cylinder space 7, and a fixed end 12b of the bellows 12 is fixedly connected to the base flange 8, and the piston rod 2 In between, an internal space 13 of the bellows 12 is defined. The internal space 13 communicates with the pressurizing cylinder chamber 10 through a communication hole 14 formed in the base flange 8.

また、前記与圧シリンダ室10、前記連通孔14及び前記内部空間13には、油圧作動油等の非圧縮流体が収容される。 The pressurizing cylinder chamber 10, the communication hole 14, and the internal space 13 contain incompressible fluid such as hydraulic fluid .

図2に示されるように、駆動機構によりピストンロッド2が吐出口ブロック部5に挿入される方向に駆動されると、吐出口ブロック部5、ベースフランジ8及びシリンダ6で囲まれるシリンダ空間7に収容される圧送流体の一部が排除され、吐出口4より吐出される。その粘性抵抗により圧力が発生し、この圧力がベローズ12の外面に対して変動圧荷重として作用する。この時、与圧シリンダ室10内の非圧縮流体は、連通孔14を通してベローズ12の内部空間13に流入し、ベローズ12の外面からの変動圧荷重と釣り合うことで、ベローズ変動圧応力を生じさせるような断面変形に対しての拘束作用が得られるようになるものである。 As shown in FIG. 2, when the piston rod 2 is driven by the drive mechanism in the direction in which the piston rod 2 is inserted into the discharge port block portion 5, the cylinder space 7 surrounded by the discharge port block portion 5, the base flange 8 and the cylinder 6 is formed. A part of the pumped fluid to be accommodated is excluded and discharged from the discharge port 4. Pressure is generated by the viscous resistance, and this pressure acts on the outer surface of the bellows 12 as a fluctuating pressure load. At this time, the incompressible fluid in the pressurized cylinder chamber 10 flows into the internal space 13 of the bellows 12 through the communication hole 14 and balances with the variable pressure load from the outer surface of the bellows 12, thereby generating bellows variable pressure stress. Such a restraining action against cross-sectional deformation can be obtained.

一方、図1に示されるように、駆動機構によりピストンロッド2が吐出口ブロック部5より引き抜かれる方向に駆動される場合には、ベローズ12の内部空間13内の非圧縮流体は、前記連通孔14を介して与圧シリンダ室10内に流入して釣り合うことで、前述した場合と同様にベローズ12の変動圧応力を生じさせるような断面変形に対して拘束効果が得られるものである。 On the other hand, as shown in FIG. 1, when the piston rod 2 is driven by the drive mechanism in the direction in which it is pulled out from the discharge port block 5, the incompressible fluid in the inner space 13 of the bellows 12 By flowing into the pressurizing cylinder chamber 10 via 14 and balancing, a constraining effect can be obtained against cross-sectional deformation that causes the fluctuating pressure stress of the bellows 12 in the same manner as described above.

以上のことから、ベローズ変動圧応力が抑制若しくは緩和されるので、繰り返しのプランジャ往復動作によるベローズ12の破損までの耐久回数を向上させることができるものである。   From the above, since the bellows fluctuation pressure stress is suppressed or alleviated, the number of times of durability until the bellows 12 is damaged due to repeated plunger reciprocation can be improved.

図3及び図4に示す実施例2に係る軸シール機構1は、上述した実施例1の場合と同様に、往復軸としてピストンロッド2を使用するプランジャポンプ3に装備されるものである。このプランジャポンプ3の一端は例えば図示しないエアシリンダなどの複動式駆動機構に接続される。   The shaft seal mechanism 1 according to the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is mounted on the plunger pump 3 that uses the piston rod 2 as a reciprocating shaft, as in the first embodiment. One end of the plunger pump 3 is connected to a double-acting drive mechanism such as an air cylinder (not shown).

前記プランジャポンプ3は、吐出口4が形成された吐出口ブロック部5と、この吐出口ブロック5に固定され、内部にシリンダ空間7を画成するシリンダ6と、前記吐出口ブロック部5に固定され、前記シリンダ6の一端を閉塞すると共に前記ピストンロッド2を間接的に摺動自在に保持する保持部材としてのベースフランジ8とを具備し、さらに前記吐出口ブロック部5には与圧シリンダ9が配置される。また、前記ピストンロッド2に沿って前記ピストンロッド2の周囲に連通空間16を画成するように内挿管15が配置される。尚、前記ベースフランジ8は、前記ピストンロッド2に外装される内挿管15を直接的に摺動自在に保持する。   The plunger pump 3 is fixed to the discharge port block portion 5 in which the discharge port 4 is formed, the cylinder 6 fixed to the discharge port block 5 and defining the cylinder space 7 therein, and the discharge port block portion 5. And a base flange 8 as a holding member for closing one end of the cylinder 6 and indirectly holding the piston rod 2 slidably, and a pressure cylinder 9 in the discharge port block 5. Is placed. Further, an intubation tube 15 is arranged along the piston rod 2 so as to define a communication space 16 around the piston rod 2. Note that the base flange 8 directly and slidably holds the inner tube 15 that is sheathed on the piston rod 2.

前記与圧シリンダ9は、与圧空間としての与圧シリンダ室10を有し、与圧ピストン11によってその一端が閉塞されている。また、前記内挿管15は、前記ピストンロッド2の先端2aと前記与圧ピストン11との間に配置される。   The pressurizing cylinder 9 has a pressurizing cylinder chamber 10 as a pressurizing space, and one end thereof is closed by a pressurizing piston 11. Further, the inner insertion tube 15 is disposed between the tip 2 a of the piston rod 2 and the pressurizing piston 11.

前記シリンダ空間7内に延出するピストンロッド2の先端2aには、ベローズ12の自由端12aが固定接続され、ベローズ12の固定端12bは、前記ベースフランジ8に固定接続され、前記ピストンロッド2との間に、ベローズ12の内部空間13が画成される。この内部空間13は、前記内挿管15に形成された第1及び第2の連通孔14a,14b、さらには連通空間16を介して前記与圧シリンダ室10と連通される。   A free end 12a of a bellows 12 is fixedly connected to a tip 2a of the piston rod 2 extending into the cylinder space 7, and a fixed end 12b of the bellows 12 is fixedly connected to the base flange 8, and the piston rod 2 In between, an internal space 13 of the bellows 12 is defined. The internal space 13 is communicated with the pressurizing cylinder chamber 10 via first and second communication holes 14 a and 14 b formed in the inner insertion tube 15 and further through the communication space 16.

また、前記与圧シリンダ室10、前記第1の連通孔14a、連通空間16、第2の連通孔14b及び前記内部空間13には、油圧作動油等の非圧縮流体が収容される。 The pressurizing cylinder chamber 10, the first communication hole 14 a, the communication space 16, the second communication hole 14 b, and the internal space 13 contain an incompressible fluid such as hydraulic fluid .

図4に示されるように、駆動機構によりピストンロッド2が吐出口ブロック部5に挿入される方向に駆動されると、吐出口ブロック部5、ベースフランジ8及びシリンダ6で囲まれるシリンダ空間7に収容される圧送流体の一部が排除され、吐出口4より吐出される。その粘性抵抗により圧力が発生し、この圧力がベローズ12の外面に対して変動圧荷重として作用する。この時、与圧シリンダ室10内の非圧縮流体は、第1の連通孔14a、前記連通空間16及び第2の連通孔14bを通してベローズ12の内部空間13に流入し、ベローズ12の外面からの変動圧荷重と釣り合うことで、ベローズ変動圧応力を生じさせるような断面変形に対しての拘束作用が得られるようになるものである。 As shown in FIG. 4, when the piston rod 2 is driven by the drive mechanism in the direction in which the piston rod 2 is inserted into the discharge port block portion 5, the cylinder space 7 surrounded by the discharge port block portion 5, the base flange 8 and the cylinder 6 is formed. A part of the pumped fluid to be accommodated is excluded and discharged from the discharge port 4. Pressure is generated by the viscous resistance, and this pressure acts on the outer surface of the bellows 12 as a fluctuating pressure load. At this time, the incompressible fluid in the pressurized cylinder chamber 10 flows into the internal space 13 of the bellows 12 through the first communication hole 14 a, the communication space 16, and the second communication hole 14 b, and from the outer surface of the bellows 12. By balancing with the fluctuating pressure load, it becomes possible to obtain a restraining action against cross-sectional deformation that causes a bellows fluctuating pressure stress.

一方、図3に示されるように、駆動機構によりピストンロッド2が吐出口ブロック部5より引き抜かれる方向に駆動される場合には、ベローズ12の内部空間13内の非圧縮流体は、第2の連通孔14b、前記連通空間16及び第1の連通孔14aを通して、与圧シリンダ室10内に流入して釣り合うことで、前述した場合と同様にベローズ12の変動圧応力を生じさせるような断面変形に対して拘束効果が得られるものである。 On the other hand, as shown in FIG. 3, when the piston rod 2 is driven by the drive mechanism in a direction in which the piston rod 2 is pulled out from the discharge port block portion 5, the incompressible fluid in the inner space 13 of the bellows 12 is The cross-sectional deformation that causes the fluctuating stress of the bellows 12 to flow into the pressurized cylinder chamber 10 through the communication hole 14b, the communication space 16, and the first communication hole 14a and balance them, as described above. A constraining effect can be obtained.

以上のことから、ベローズ変動圧応力が抑制若しくは緩和されるので、繰り返しのプランジャ往復動作によるベローズ12の破損までの耐久回数を向上させることができるものである。   From the above, since the bellows fluctuation pressure stress is suppressed or alleviated, the number of times of durability until the bellows 12 is damaged due to repeated plunger reciprocation can be improved.

1 軸シール機構
2 ピストンロッド
2a 先端
3 プランジャポンプ
4 吐出口
5 吐出ブロック部
6 シリンダ
7 シリンダ空間
8 ベースフランジ
9 与圧シリンダ
10 与圧シリンダ室
11 与圧ピストン
12 ベローズ
12a 自由端
12b 固定端
13 内部空間
14 連通孔
14a 第1の連通孔
14b 第2の連通孔
15 内挿管
16 連通空間

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft seal mechanism 2 Piston rod 2a Tip 3 Plunger pump 4 Discharge port 5 Discharge block part 6 Cylinder 7 Cylinder space 8 Base flange 9 Pressurizing cylinder 10 Pressurizing cylinder chamber 11 Pressurizing piston 12 Bellows 12a Free end 12b Fixed end 13 Inside Space 14 Communication hole 14a First communication hole 14b Second communication hole 15 Inner intubation 16 Communication space

Claims (3)

駆動機構によりシリンダ内を往復動する往復軸を、シリンダに摺動自在に保持する保持部材に設け軸シール機構において、
前記往復軸の一方の先端であってシリンダ内に突出する先端と前記保持部材の間に連設されるベローズと、
前記保持部材のベローズと反対側に設けられ、与圧空間を画成する与圧シリンダと、
前記与圧シリンダの軸方向端部を閉塞すると共に、前記往復軸と共に移動する与圧ピストンとを具備し、
前記与圧空間と前記ベローズの内部空間とは連通通路を介して接続され、
前記与圧空間、前記連通通路及び前記ベローズの内部空間には、非圧縮流体が収容されることを特徴とする軸シール機構。
In the shaft seal mechanism provided on the holding member that slidably holds the reciprocating shaft that reciprocates in the cylinder by the drive mechanism,
A bellows provided between one end of the reciprocating shaft and projecting into the cylinder and the holding member;
A pressurizing cylinder provided on a side opposite to the bellows of the holding member and defining a pressurization space;
A pressurizing piston that closes the axial end of the pressurizing cylinder and moves with the reciprocating shaft;
The pressurized space and the internal space of the bellows are connected via a communication passage,
An incompressible fluid is accommodated in the pressurizing space, the communication passage, and the inner space of the bellows.
前記連通通路は、前記保持部材に形成された連通孔であることを特徴とする請求項1記載の軸シール機構。   The shaft sealing mechanism according to claim 1, wherein the communication passage is a communication hole formed in the holding member. 前記往復軸に沿って前記往復軸の周囲に所定の連通空間を画成するように、前記往復軸の一方の先端と前記与圧ピストンとの間に配置される内挿管を具備し、
前記内挿管には、前記与圧空間と前記連通空間を連通する第1の連通孔と、前記連通空間と前記ベローズの内部空間とを連通する第2の連通孔が形成され、
前記連通通路は、前記第1の連通孔、前記連通空間及び前記第2の連通孔によって形成されることを特徴とする請求項1記載の軸シール機構。
It said to define a predetermined communication space around the reciprocating shaft along the reciprocating shaft, comprising an inner intubation disposed between one of the tip and the pressurizing piston of the reciprocating shaft,
The internal intubation is formed with a first communication hole that communicates the pressurized space and the communication space, and a second communication hole that communicates the communication space and the internal space of the bellows.
The shaft seal mechanism according to claim 1, wherein the communication passage is formed by the first communication hole, the communication space, and the second communication hole.
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