JP6570931B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は特に、高圧の密封流体をシールする高圧用シールとして用いられるのに適している。 The present invention relates to a sealing device according to a sealing technique. The sealing device of the present invention is particularly suitable for use as a high-pressure seal for sealing a high-pressure sealing fluid.
従来から高圧用シールとして、図4に示す密封装置1が知られている。この密封装置1は、互いに対向する二部材51,52間に配置されて高圧側Hの密封流体が低圧側Lへ漏洩しないようシールするものであって、二部材51,52のうちの一方の部材(例えば軸)51に設けた装着溝53に装着されて他方の部材(例えばハウジング)52に密接するシールリング11と、シールリング11の反密封流体側(低圧側L)に配置される比較的硬質の第1バックアップリング21と、シールリング11および第1バックアップリング21間に配置される比較的軟質の第2バックアップリング31との組み合わせとされている。
Conventionally, a
装着溝53は、加工が容易であることから断面矩形状の溝とされている。第1バックアップリング21は、装着溝53の反密封流体側側面部53bに接触する軸直角平面状の端面部21a、他方の部材52に接触する円筒面状の周面部21bならびに端面部21aおよび周面部21bに対して交差する斜面部21cを備え、断面三角形状に形成されている。第2バックアップリング31は、シールリング11が接触する軸直角平面状の端面部31a、装着溝53の底面部53aに接触する円筒面状の周面部31bおよび第1バックアップリング21の斜面部21cに対応して設けられた斜面部31cを備え、同じく断面三角形状に形成されている。
The
上記構成の密封装置1においては、シールリング11の反密封流体側(低圧側L)に第1バックアップリング21が配置されているため、シールリング11が二部材51,52間の隙間54にはみ出して破損するのを防止することが可能とされ、またシールリング11および第1バックアップリング21間に第2バックアップリング31が配置されているため、シールリング11が第1バックアップリング21および他方の部材52間の隙間(図示せず)にはみ出して破損するのを防止することが可能とされている。
In the
しかしながら上記密封装置1においては、互いに接触する第1バックアップリング21の斜面部21cおよび第2バックアップリング31の斜面部31cが共に平滑なテーパ面(円錐面)として形成されていて、両面21c,31c間にテーパ面傾斜方向へ向けての滑り止めが何ら設けられていないため、以下の不都合が指摘される。
However, in the
すなわち上記密封装置1を上記二部材51,52間に組み付ける際には図5(A)に示すように先ず、密封装置1を一方の部材51の装着溝53に装着し、次いで密封装置1を一方の部材51と共に他方の部材52の内周側(軸孔52a)へ挿入する(矢印x)が、挿入前のシールリング11の外径寸法d1のほうが軸孔52aの内径寸法d2より大きいため、以下の事象が発生する。
That is, when the
すなわち図5(B)に示すように、上記挿入に際してシールリング11がその外周部で軸孔52aの開口周縁部52bと干渉することによりシールリング11の挿入が一時的に停止し、これに対し一方の部材51ならびにこれに押される第1バックアップリング21および第2バックアップリング31の挿入は続行されるので(矢印x)、このとき装着溝53の側面部53bおよびシールリング11間の間隔tが徐々に狭められる。したがって第1バックアップリング21が装着溝53の側面部53bおよび第2バックアップリング31間で軸方向に強く圧縮され、これにより第1バックアップリング21の斜面部21cが第2バックアップリング31の斜面部31cを滑るようにして第1バックアップリング21がその径寸法を拡大するよう変形する(矢印y)。そしてこのように拡径変形した状態で更に挿入が続けられるため、第1バックアップリング21がその外周部で軸孔52aの開口周縁部52bと干渉し、これにより第1バックアップリング21が損傷することがある。
That is, as shown in FIG. 5 (B), the
本発明は以上の点に鑑みて、断面矩形状の装着溝に装着されるシールリング、第1バックアップリングおよび第2バックアップリングの組み合わせよりなる密封装置において、挿入時に第1バックアップリングが拡径して損傷するのを抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a sealing device comprising a combination of a seal ring, a first backup ring, and a second backup ring mounted in a mounting groove having a rectangular cross section. It is an object of the present invention to provide a sealing device that can prevent damage.
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、互いに対向する二部材間に配置されて密封流体をシールする密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第1バックアップリングと、前記シールリングおよび前記第1バックアップリング間に配置される比較的軟質の第2バックアップリングとを有し、前記装着溝は断面矩形状の溝とされ、前記第1バックアップリングは、前記装着溝の反密封流体側側面部に接触する軸直角平面状の端面部、前記他方の部材に接触する円筒面状の周面部ならびに前記端面部および前記周面部に対し交差する斜面部を備えて断面三角形状に形成され、前記第2バックアップリングは、前記シールリングが接触する軸直角平面状の端面部、前記装着溝の底面部に接触する円筒面状の周面部および前記第1バックアップリングの斜面部に対応して設けられた斜面部を備えて断面三角形状に形成され、互いに接触する前記第1バックアップリングの斜面部および前記第2バックアップリングの斜面部に、凹凸の係合による滑り止め構造を設け、前記第1バックアップリングにおける前記端面部および前記斜面部が交差する角部にカット部を設け、前記第2バックアップリングにおける前記周面部および前記斜面部が交差する角部に軸直角平面状のカット部を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sealing device of the present invention is a sealing device that is disposed between two members facing each other and seals a sealing fluid, and is provided in a mounting groove provided in one of the two members. A seal ring mounted and in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; and a comparison disposed between the seal ring and the first backup ring A second soft backup ring, the mounting groove having a rectangular cross section, and the first backup ring has a planar end surface perpendicular to the axis that contacts the side surface of the mounting groove opposite to the sealing fluid. And a cylindrical peripheral surface portion that contacts the other member, and an inclined surface portion that intersects the end surface portion and the peripheral surface portion. And a sloped portion provided corresponding to an axially perpendicular end surface portion in contact with the seal ring, a cylindrical circumferential surface portion in contact with the bottom surface portion of the mounting groove, and a slope portion of the first backup ring. the provided is formed in a triangular cross-section, the inclined surface portion of the inclined surface portion and the second back-up ring of said first backup ring in contact with each other, only setting the slip structure by engagement of irregularities, in the first backup ring A cut portion is provided at a corner portion where the end surface portion and the slope portion intersect, and a cut portion having a plane perpendicular to the axis is provided at a corner portion where the peripheral surface portion and the slope portion intersect in the second backup ring. And
上記構成を備える本発明の密封装置においては、互いに接触する第1バックアップリングの斜面部および第2バックアップリングの斜面部に凹凸の係合による滑り止め構造が設けられているため、第1バックアップリングの斜面部が第2バックアップリングの斜面部に対して滑りにくい。したがって第1バックアップリングがその径寸法を拡大するように変形するのが抑制されるため、第1バックアップリングが軸孔の開口周縁部と干渉して損傷するのを抑制することが可能とされる。 In the sealing device of the present invention having the above-described configuration, the first backup ring is provided with a non-slip structure by engaging the projections and depressions on the slope portion of the first backup ring and the slope portion of the second backup ring that are in contact with each other. It is difficult for the slope part of this to slip with respect to the slope part of a 2nd backup ring. Therefore, the first backup ring is prevented from being deformed so as to increase its diameter, and thus the first backup ring can be prevented from being damaged by interference with the peripheral edge of the opening of the shaft hole. .
第1バックアップリングにおける端面部および斜面部が交差する角部にはカット部を設けても良く、第2バックアップリングにおける周面部および斜面部が交差する角部にもカット部を設けても良い(詳細は後述する)。 A cut portion may be provided at a corner portion where the end surface portion and the slope portion intersect in the first backup ring, and a cut portion may be provided also at a corner portion where the peripheral surface portion and the slope portion intersect in the second backup ring ( Details will be described later).
本発明においては以上説明したように、断面矩形状の装着溝に装着されるシールリング、第1バックアップリングおよび第2バックアップリングの組み合わせよりなる密封装置において、挿入時に第1バックアップリングが拡径して損傷するのを抑制することができる。 In the present invention, as described above, in the sealing device comprising a combination of the seal ring, the first backup ring, and the second backup ring mounted in the mounting groove having a rectangular cross section, the diameter of the first backup ring is increased upon insertion. Damage can be suppressed.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1実施例・・・・
図1(A)は、本発明の第1実施例に係る密封装置1の断面を示している。当該実施例に係る密封装置1は、インジェクタ等の油圧機器における高圧シール部に用いられるものであって、以下のように構成されている。
First embodiment ...
FIG. 1A shows a cross section of the
すなわち当該密封装置1は、互いに対向する二部材としての軸(一方の部材)51およびハウジング(他方の部材)52間の環状隙間に配置されて、図上右方向の高圧側Hに存在する密封流体が図上左方向の低圧側(大気側)Bへ漏洩しないようにこれをシールするものであって、軸51の周面に設けた環状の装着溝53に装着されてハウジング52の軸孔内周面に密接するシールリングとしてのOリング11と、Oリング11の反密封流体側(低圧側L)に配置されて同じく装着溝53に装着される第1バックアップリング21と、Oリング11および第1バックアップリング21の間に配置されて同じく装着溝53に装着される第2バックアップリング31とを有している。Oリング11はこれに代えて、DリングやXリングなどの他の断面形状のシールリングであっても良い。
That is, the
Oリング11は、ゴム状弾性体によって成形されている。第1バックアップリング21は、第2バックアップリング31よりも硬質の、例えばナイロン樹脂によって成形されている。第2バックアップリング31は、第1バックアップリング21よりも軟質の、例えばPTFE樹脂によって成形されている。
The O-
装着溝53は、加工が容易であることから断面矩形状の矩形溝として形成されている。したがって溝内にテーパ形状の類は設けられておらず、装着溝53は円筒面状の底面部53aおよび軸直角平面状の両側面部53bのみの組み合わせとされている。
The
第1バックアップリング21は、装着溝53の側面部53bに接触する反密封流体側(低圧側L)の軸直角平面状の端面部21aと、ハウジング52の軸孔内周面に接触する外周側の円筒面状の周面部21bと、端面部21aおよび周面部21bに対し交差するテーパ面状の斜面部21cとを備え、断面三角形状(直角三角形状)に形成されている。斜面部21cは断面直線状とされ、そのテーパの向きを密封流体側(高圧側H)から反密封流体側(低圧側L)へかけて径寸法が徐々に縮小する向きとされている。
The
第2バックアップリング31は、シールリング11が接触する密封流体側(高圧側H)の軸直角平面状の端面部31aと、装着溝53の底面部53aに接触する内周側の円筒面状の周面部31bと、端面部31aおよび周面部31bに対し交差するテーパ面状の斜面部31cとを備え、断面三角形状(直角三角形状)に形成されている。斜面部31cは断面直線状とされ、そのテーパの向きを密封流体側(高圧側H)から反密封流体側(低圧側L)へかけて径寸法が徐々に縮小する向きとされている。
The
第1バックアップリング21の斜面部21cと第2バックアップリング31の斜面部31cは互いに対応して設けられ、その傾斜角度、斜面長さ、最大外径寸法および最小内径寸法などを同等ないし略同等に形成されている。
The
また、図1(B)に拡大して示すように、互いに接触するこれらの第1バックアップリング21の斜面部21cおよび第2バックアップリング31の斜面部31cにそれぞれ凹凸25,35が設けられ、これらの凹凸25,35の係合による滑り止め構造41が設けられている。凹凸25,35の形状や大きさ等については特に限定されず、両斜面部21c,31cの滑り、特に斜面部21c,31cの傾斜方向へ向けての滑りを防止・抑制できるものであれば良い。凹凸25,35は斜面部21c,31cの全面に設けられ、または斜面部21c,31cの一部に設けられる。凹凸21c,31cには、いわゆる表面粗し加工等による微細な凹凸も含まれる。
Further, as shown in an enlarged view in FIG. 1 (B), the
上記構成の密封装置1においては、シールリング11の反密封流体側(低圧側L)に第1バックアップリング21が配置されているため、シールリング11が軸51およびハウジング52間の隙間54にはみ出して破損するのを防止することが可能とされ、またシールリング11および第1バックアップリング21間に第2バックアップリング31が配置されているため、シールリング11が第1バックアップリング21およびハウジング52間の隙間(図示せず)にはみ出して破損するのを防止することが可能とされている。
In the
また、互いに接触するこれらの第1バックアップリング21の斜面部21cおよび第2バックアップリング31の斜面部31cにそれぞれ凹凸25,35が設けられ、これらの凹凸25,35の係合による滑り止め構造41が設けられているため、図2(A)から(B)へと示すように密封装置1を軸51と共に軸孔52aへ挿入するとき、第1バックアップリング21の斜面部21cが第2バックアップリング31の斜面部31cに対し滑りにくい。したがって第1バックアップリング21がその径寸法を拡大するように変形するのが抑制されるため、第1バックアップリング21が軸孔52aの開口周縁部52bと干渉して損傷するのを抑制することが可能とされている。
Further, the
第2実施例・・・・
つぎに、本発明の第2実施例を説明する。図3(A)は本発明の第2実施例に係る密封装置1の断面を示している。当該第2実施例に係る密封装置1は上記第1実施例に係る密封装置1と同様の構成を有し、さらに以下の構成が加えられている。
Second embodiment ...
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A shows a cross section of the
すなわち密封装置1は、上記したようにシールリング11、第1バックアップリング21および第2バックアップリング31を有するところ、このうちの第1バックアップリング21における端面部21aおよび斜面部21cが交差する角部にカット部22が設けられている。このカット部22は環状に形成されるとともに第1バックアップリング21の中心軸線0方向に対し平行な向きにカットされ、よってカット部22は円筒面状に形成されている。カット部22の径寸法は装着溝53の底面部53aの径寸法より大きく形成されている。
That is, the
また、第2バックアップリング31における周面部31bおよび斜面部31cが交差する角部にカット部32が設けられている。このカット部32は環状に形成されるとともに第2バックアップリング31の中心軸線0方向に対し直交する向きにカットされ、よってカット部32は軸直角平面状に形成されている。
Moreover, the
上記構成を加えた密封装置1においては、上記第1実施例と同様の構成を有することにより第1実施例と同様の作用効果を発揮するほか、以下の作用効果が発揮される。
In the
すなわち断面三角形状の第1バックアップリング21における端面部21aおよび斜面部21cが交差する角部にカット部22が設けられているため、図3(B)に示すように軸51およびハウジング52が互いに偏芯しても、この角部が装着溝53の底面部53aと干渉してつぶされることがない。したがって比較的硬質の第1バックアップリング21に角部のつぶしによるクラック等の破損が発生するのを抑制することが可能とされている。
That is, since the
また、断面三角形状の第2バックアップリング31における周面部31bおよび斜面部31cが交差する角部にカット部32が設けられているため、図3(B)に示すように軸51およびハウジング52が互いに偏芯しても、この角部が装着溝53の側面部53bと干渉してつぶされることがない。したがって比較的軟質の第2バックアップリング31に角部のつぶしによる大きな傾きが発生し、第2バックアップリング31および装着溝53の底面部53a間に隙間が発生し、この隙間にシールリング11がはみ出して破損するのを抑制することが可能とされている。
Moreover, since the
また、第1バックアップリング21に設けるカット部22が第1バックアップリング21の中心軸線0方向に対し平行な向きにカットされているため、第1バックアップリング21は形状が簡素であって、加工が容易で製造しやすいものである。また、第2バックアップリング31に設けるカット部32が第2バックアップリング31の中心軸線0方向に対し直交する向きにカットされているため、第2バックアップリング31はこれも形状が簡素であって、加工が容易で製造しやすいものである。したがってカット部22,32を有していながら加工が容易で製造しやすいバックアップリング部品を提供することが可能とされている。
Further, since the
尚、当該実施例では、図3(B)のE部に示すように第2バックアップリング31における端面部31aおよび斜面部31cが交差する角部31eにカット部は設けられていないため、この角部31eは尖端状であって、軸51およびハウジング52が互いに偏芯したときにハウジング52の軸孔内周面に対して干渉することになる。しかしながらこの角部31eの密封流体側(高圧側H)は空間であってここに逃げ場が確保されている。したがってこの角部31eにカット部を設ける必要はなく、カット部を設けないほうがシールリング11のはみ出しを抑制しやすい。
In this embodiment, as shown in part E of FIG. 3B, the
1 密封装置
11 シールリング
21 第1バックアップリング
21a,31a 端面部
21b,31b 周面部
21c,31c 斜面部
31e 角部
22,32 カット部
25,35 凹凸
31 第2バックアップリング
41 滑り止め構造
51 軸(一方の部材)
52 ハウジング(他方の部材)
52a 軸孔
52b 開口周縁部
53 装着溝
53a 底面部
53b 側面部
54 はみ出し隙間
DESCRIPTION OF
52 Housing (the other member)
Claims (1)
前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第1バックアップリングと、前記シールリングおよび前記第1バックアップリング間に配置される比較的軟質の第2バックアップリングとを有し、
前記装着溝は断面矩形状の溝とされ、
前記第1バックアップリングは、前記装着溝の反密封流体側側面部に接触する軸直角平面状の端面部、前記他方の部材に接触する円筒面状の周面部ならびに前記端面部および前記周面部に対し交差する斜面部を備えて断面三角形状に形成され、
前記第2バックアップリングは、前記シールリングが接触する軸直角平面状の端面部、前記装着溝の底面部に接触する円筒面状の周面部および前記第1バックアップリングの斜面部に対応して設けられた斜面部を備えて断面三角形状に形成され、
互いに接触する前記第1バックアップリングの斜面部および前記第2バックアップリングの斜面部に、凹凸の係合による滑り止め構造を設け、
前記第1バックアップリングにおける前記端面部および前記斜面部が交差する角部にカット部を設け、
前記第2バックアップリングにおける前記周面部および前記斜面部が交差する角部に軸直角平面状のカット部を設けたことを特徴とする密封装置。 A sealing device arranged between two members facing each other for sealing a sealing fluid,
A seal ring mounted in a mounting groove provided in one of the two members and in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; A relatively soft second backup ring disposed between the seal ring and the first backup ring;
The mounting groove is a groove having a rectangular cross section,
The first backup ring has an axially perpendicular planar end surface portion that contacts an anti-sealing fluid side surface portion of the mounting groove, a cylindrical circumferential surface portion that contacts the other member, and the end surface portion and the circumferential surface portion. It is formed in a cross-sectional triangle shape with slopes that intersect
The second backup ring is provided corresponding to an axially perpendicular planar end surface portion that contacts the seal ring, a cylindrical peripheral surface portion that contacts a bottom surface portion of the mounting groove, and a slope portion of the first backup ring. Formed with a triangular section with a sloped portion,
The inclined surface of the inclined surface portion and the second back-up ring of said first backup ring in contact with each other, setting a slip structure by engagement of irregularities,
A cut portion is provided at a corner portion where the end surface portion and the slope portion of the first backup ring intersect,
A sealing device, wherein a cut portion having a plane perpendicular to the axis is provided at a corner portion where the peripheral surface portion and the slope portion of the second backup ring intersect .
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