JPH01164866A - シーリング・リング構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はシーリング・リング構造物に係り、詳しくは、
互いに直線運動をするように配置された２つの同心円的
機械部分の間の間隙をシールするための構造物に係る。

ここで、第１の機械部分にはグルーブがあり、　　　　
゛第２の機械部分はこのグルーブに対して平らな接触面
を成すものである。そして、シーリング・リング構造物
は、グルーブにはまり込んだ強弾性プラスチック材から
作られるシーリング・リングから成っていて、密閉端を
備えており、これらはその端で上記接触面に面するその
第１周辺面に隣接するように配置されている。そして、
このシーリング・リング構造物はこれらの密閉端によっ
て第２機械部分の接触面を圧している。

そして更に、グルーブの底に面する第２の周辺面穴には
環状くぼみが配置されている。このシーリング・リング
構造物は更に、ゴム弾性材から作られる圧迫リングから
成り、これは上記シーリング・リングとグルーブの間に
、シーリング・リングの第２周辺面の中に設けられたく
ぼみの中に配置される。上記圧迫リングの軸方向長さは
シーリング・リングのそれより短かい。

従来の技術 この種のシーリング・リング構造は、ＤＥ　−０８３６
０３６６９により、２重ワイパー装置の形で知られてい
る。この既知の装置の場合、圧迫リングを収容する（は
みはシーリング・リングの低圧端に設けられており、シ
ーリング・リングの低圧端面に向いて開いた一種のステ
ップを形成する。従って、圧迫リングはグルーブの底と
グルーブの底に面するシーリング・リングの第２周辺面
の間だけではな□（、低圧側のグルーブの側面とそれに
対しである間隔をもって面するくぼみの側面と間に保持
される。従って、正常の動作条件のもとでは、シーリン
グ・リングは圧迫リングと反対側のｉ圧□端上のグルー
ブの側面と接触が保たれる。更に、この特定の装置によ
ると、圧迫リングの最大接触圧は低圧側の密閉端にかか
ることが保証される。

同時にシールの機能を果すところのこの種の２重ワイパ
ー装置の場合、シールすべき液体の圧が高くなると扁れ
率が増大し、そのため、この既知の装置は、シールすべ
き液体の圧が高い場合、単にシーリングおよびワイピン
グＨＭとして使用するには適していないことがわかった
。

このような場合、上記装置の上流に、追加のシーリング
装置を設ける必要がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は上に記述したタイプの装−を改良して、
極度に高い液体圧のもとでも完全なシーリングが保障さ
れるようにすることである。

課題を解決するための 手段ならびにその作用 この目的は、本発明によって次のようにして達成される
。

シーリング・リングの２つの密閉端の間の領域にくぼみ
を設ける。その寸法は深さが増すにしたがって幅が減る
ように選ばれる。くぼみにかかる圧迫リングは装置の低
圧端に向って自由にシフトすることができる。

非常に注意深い測定によると、高圧のもとて濁れ率が高
まるというこの既知装置の現象は次の事実によることが
わかった。すなわち、２つの密閉端の間の空所に入った
液体の中に形成される非常に高い抗圧が、最終的にシー
ルの液体上流の動作圧を越え、その結果、低圧側のシー
リング・リングの密閉端がその相対する接触面から浮き
上って離れ、２つの密閉端の間の空所に入った液体がこ
の空所から低圧側に逃げるようになるということである
。２つの密閉端で限られた空所内の抗圧は、液体圧に正
比例して発達し、抗圧と液体圧の間の圧力差は液体圧に
比例して高まる、他方、低圧側で密閉端に及ばす血圧は
、圧迫リングの圧縮に起因する実質的に一定の量だけ、
液体圧により定まる値を上回るにすぎない。そのため、
圧力が上昇すると、低圧側の密閉端上の抗圧の上昇によ
る浮上効果が最終的に圧迫リングの負荷効果を上回り、
前記の属れが生ずることになる。更に、高圧のもとでは
、密閉リングは低圧側のグルーブの側面に向ってシーリ
ング・リングが動き易くなり、このため、高圧側の密閉
端に圧迫リングが及ぼす圧力が増加することになる。ま
た、これに対応して、低圧側の密閉端に働（圧力が減少
することになる。このことはまた、２つの密閉端の間の
空所の抗圧の増加に寄与し、結果としての肩れを促進す
ることになる。

これと対照的に、本発明による装置の場合は液体圧の上
昇は２つの密閉端の間に配置されたシーリング・リング
を低圧側の密閉端に向って動かすように働き、液体圧が
上昇するにつれて圧迫リングが及ぼす圧力は低圧側の密
閉端に向って一回シフトするように働（。従って、この
密閉端に対する圧迫リングの作用は液体圧の上昇にした
がって増大する、他方高圧側の密閉端は同時に浮上する
ことになる。その結果、２つの密閉端の間の空所におけ
る抗圧は、高圧側の密閉端の圧力によって定まるもので
あるが、液体圧に比例して上昇することにはならない。

これに関連して、本発明では、低圧側または高圧側の密
閉端に及ぼす圧迫リングの圧力（これは液体圧の関数に
なる）の増加または減少を、圧迫リングを収容するくぼ
みにちょうどよいデザインを与えることによって、特定
の応用に最もよ（適するように順応させる可能性がある
ということは特別の利点と考えられる。いずれにしても
、本発明によると、低圧側の密閉端に対して及ぼす圧力
が、２つの密閉端の間の空所に入った液体による反力に
比べて、通常の操作で期待される被密閉液のどのような
圧力においても、常に高くなるようにシーリング・リン
グ構造を設計することが可能になる。従って、本発明に
したがって設計された単一のシーリング構造の助けによ
って、相互に直線的に動く２つの機械部分の間の間隙を
、これまでは可能でなかった方法でシールすることが可
能となった。

本発明の１つの好ましい実施例によると、くぼみは実質
的に台形の断面を有している。このようなグルーブは高
い精度で圧迫リングの静止位置を定める。そして、低圧
側の密閉端に及ぼす圧力の上昇および高圧側の密閉端に
対する浮上効果はグルーブ側面の傾斜角によって定めら
れる。このようにして、２つのグルーブ側面に対してい
るいろな傾斜角を選ぶことは絶対に有用であろう。

本発明の１つの好ましい実施例によると、２つの密閉端
の間に限られた空所は、少なくとも１つの放射状孔を通
してくぼみの底と連絡している。環状グルーブとして設
計されたくぼみの底に終るこの種の放射状孔をいくつが
設けることが好ましい。これらの放射状孔は常に覆われ
ていて、圧迫リングによって閉められているけれども、
抗圧が圧迫リングによって孔の端に及ぼされる反力を越
えるとき過剰の抗圧で圧縮される液体は、２つの密閉リ
ングの間の空所からこれらの放射状孔を通って逃げるこ
とができる。

圧迫リングが及ぼす覆い力は液体を越えるが、扁れを防
止すべき液体の圧力が上昇するにしたがって低（なる。

それは、液体圧の上昇につれて発生する圧迫リングの前
記移動の結果として、低圧側の環状グルーブの側面に圧
迫リングによつて及ぼされる接触圧が上昇するからで、
他方、高圧側の環状グルーブの側面に働く接触圧は減少
し、密閉端で限られた空所の中の液体の圧力が所与の値
を越えると高圧側のグルーブの側面から圧迫リングが浮
上し、このため、過度に圧力のかかった液は高圧側に向
って逃れ、漏れが発生しなくなる。これに関連して注意
すべきことは、液体が放射状孔を通って高圧側に逆流で
きるために、２つの密閉端の間の空所を支配すべき過圧
は、液体の圧が高まるにつれて相対的に低くなるという
ことである。

本発明によるシーリング・リング構造の特別の利点は次
の点に見られる。

すなわち、比較的大きなトレランスの影響を受けないと
いうことである。なぜなら、環状グルーブの断面に起因
する変形（圧迫リングと第１機械部分の中のグルーブの
底の間で押付けられる時に圧迫リングが受ける変形）が
与えられた場合、使用される圧迫リングは比較的太いコ
ード厚をもった゛０″リングから成ることができるから
で、これは比較的大きい変形を許容するもので、したが
って、既存のトレランスをバランスするために必要とあ
れば変動する変形できて許容する。

圧迫リングは単純に１つの゛０″リングから成ることが
できる一方、シーリング・リングは、特定の応用に最も
良く順応させる目的で、極めて多様な横断面をもつこと
ができる。例えば、シーリング・リングに対して非対称
のプロフィールを与えることが確かに可能であって、こ
れは例えばシーリング・リング構造をワイパーとして使
用する場合に特に便利である。本発明のこのように好ま
しい１つの実施例では、シーリング・リングの高圧側に
は、２つの反対に向いた円錐面の間の交線によって形成
される密閉端を設け、他方その低圧端には密閉端を形成
する環状ウェブを設けている。この場合、２つの内錐面
の交線は高圧側に非常に鋭い密閉端を形成し、特に水に
対して、高圧のもとで液体に対する非常に効率的なシー
リングを提供する。水の場合、環状ウェブのより大きい
軸方向の広がりが与えられるので、ウェブは第２機械部
分の接触面からこみ粒子を除去するため、低圧側に配置
されるワイパーの役目をすることができる。同時にまた
、この環状ウェブは高圧液体をシールするための密閉端
を形成する。ウェブの周辺面と第２機械部分の接触面の
間に低圧側に向いて開いた角が定義されるとき、この密
閉端の効果は特に効率が良くなる。このような鶏゛は実
際次のような場合に既に得られている。

すなわち、圧迫リングの圧力によって２つの密閉端の間
の領域の中でシーリング・リングが片寄っていて、シー
リング・リングの中で密閉端の外側にある部分が第２機
械部分の接触面から浮上っている時である。

本発明のこの他の詳細および実施は、図に説明される本
シーリング・リング構造の１実施に関する下記の記述か
ら明らかになるだろう。下記の記述および図から派生す
ることのできる諸特徴は本発明の他の実施の中で個別に
または任意の希望する組合せて使用することができる。

実施例 図に例示されたシーリング・リング構造に関して述べる
と、シーリング・リング３および圧迫リング４が第１Ｉ
Ｎ械部分２のグルーブ１の中に見られる。グルーブ１の
底と反対側のシーリング・リング３の第１周辺面が、第
２機械部分６の接触面５と接触している。第１機械部分
２は、例えば、シリンダの端壁となることができる、他
方、第２機械部分６は、シリンダ壁２の中の孔を通る棒
であって、シリンダ壁に相対の軸方向の直線運動をして
いることができる。

第１機械部分２のグルーブ１の中に配置されるシーリン
グ・リング３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン
またはポリウレタンを基礎とする強弾性プラスチック材
から成る。その軸方向長さはグルーブ１の幅と実質的に
等しく、そのため少しの軸方向遊びで後者に収容される
。

第２機械部分６の接触面５に面するシーリング・リング
３の周辺面には、反対向きの２つの円錐面８．９により
形成される第１密閉端７がある。そして、第１密閉端７
がらある距離をおいて第２密閉端１０がある。後者はシ
ーリング・リング３の他端にある環状ウェブ１１の辺に
よって形成される。

このウェブ１１０辺によって形成される。このウェブの
周辺面１２と第２機械部分６の接触面５は約５゜の角を
作ることが好ましい。

グルーブ１の底１３に面するシーリング・リング３の第
２周辺面には傾斜した側面１４．１５により定まる台形
の環状グルーブがある。その底１６はシーリング・リン
グ３の都連に均等に分布した少なくとも１つ、そして複
数あることが好ましい放射状孔１７と連絡している。放
射状孔はシーリング・リングの密閉端７．１０の間の空
所２１を、環状グルーブの側面１４．１５で定まる底１
６と結びつけている。ゴム弾性材から成る圧迫リング４
は環状グルーブにはめ込まれており、シーリング・リン
グ３に対して軸方向位置に固定される。

同時に、圧迫リング４は、グルーブ１６の底に向って開
く放射状孔１７の端を覆っている。圧迫リング４は単純
”　ｏ　”リングから成っており、弛緩状態でのそのコ
ード直径は、環状グルーブの底１６とグルーブの底１３
０間の間隔より大きいので、１）０　＋１リングは図に
示されたように変形する。

図に説明されているシーリング・リング構造′　は、高
圧シールとゴミ、ワイパーを組合せたものである。高圧
シールは２つの円錐面８．９の間の密閉端７によって形
成され、他方ゴミ、ワイパーはウェブ１１により形成さ
れる。ウェブの幅は軸方向に動く第２機械部分から、つ
まり、棒がらゴミ粒子が強く付着していてもこれらをぬ
ぐい去ることができるように選ばれている。その上、ウ
ェブ１１の密閉端１０はまたシーリング機能も果してい
る。

直ちにわかる通り、２つの密閉端７および１０の間に配
置された圧迫リング４の２つの辺は一様に負荷されてい
る。また、シーリング・リングはこれら２つの密閉端の
間の領域の中である程度片寄っていることさえあるだろ
う。これによって、第２機械部分６の接触面５とウェブ
１１の周辺面１２の間で定義される角αが影響を受ける
。同様に、”　ｏ　”リングから成る圧迫リング４は、
軸方向に変形されるとき、環状グルーブの側面１４．１
５に対して対称的に片寄らせることができる。

そしてこのようにして、リング直径、第１機械部分２内
のグルーブ１の直径に関して、また、゛０″リングの断
面に関しても、かなりのトレランスをも補償することが
できる。

図に示されるシーリング・リング構造は、円錐面により
形成される密閉端７の側からシールされるべき圧力液体
の作用を常に受ける。従って、圧力液体はシーリング・
リング３をグルーブ１の低圧側の側面１８に押付ける。

そのため、高圧側のシーリング・リング３の端面に間隙
が生じ、ここを通って圧力液は圧迫リング４の高圧側の
グルーブ１の部分２０に入り込むことができる。その結
果、圧迫リング４は軸方向力を受け、この力は圧迫リン
グを低圧側に向けて少し押付けるようになり、このため
、圧迫リングがシーリング・リング１３中の環状グルー
ブの低圧側の側面に接する圧縮力が増加し、反対側面４
に及ぼす圧縮力が減少する。従って、圧力をかけられた
液体が第２機械部分６の往復運動のために、密閉端７を
通ってシーリング・リング１３と第２機械部分６の間に
形成され、密閉端７．１０で限られた空所２１に入るこ
とができるようになる時、そしてまた、この動的プロセ
スのためにこの空所に発生する抗圧がシーリング・リン
グ構造の高圧側で支配する圧力を越える時、この圧力は
次の事実によって制限される。すなわち、シーリング・
リング３の台形グルーブの側面１４から圧迫リングを持
ち上げることによって、液体が空所２１から放射状孔１
７を通ってグルーブ１の部分２０の中へ、したがって、
シーリング・リング構造の高圧側へ逃げることができる
ようになるということである。

圧迫リング４が１つの側だけから圧力を受けるというこ
と、そして、そのことの結果として低圧側に対して側面
１５における接触圧が一閣高（なることが、低圧側に液
体が逃げられないようにしており、また、シーリング・
リング内のグルーブと組合さって圧迫リングによって形
成される逆止め弁が常に高圧側にだけ開いているように
なる。

これに関連して次のことに注意すべきである。

すなわち、本発明によるシーリング・リング構造がシー
リングの目的で使用される場合、密閉端によって限られ
た空所の中に入り込んだ圧力液体およびその結果、生ず
る圧力の結果として、密閉端７および１０の負荷が減り
、この状態はシーリング・リング構造によって分離され
た２つの側の間の圧力差が存在しなくなっても維持され
る。その理由は、圧迫リング４によって密閉される圧力
空間は、空所２１を支配する圧力が、圧迫リング４の圧
縮力により定まる量だけ液体圧を越えるときに限って開
かれるからである。更に、例として示されたシーリング
・リング構造は、放射状孔１７無しでも有効であろう。

なぜなら、上述の圧迫リングの偏位のために、上述の密
閉端における負荷減少の効果は、低圧（１９ン 側の密閉端におけるよりも、高圧側の密閉端においては
るかに大きくなるからであり、そのため、高圧側の密閉
端に働くより小さな圧縮力のために、空所２１内に入れ
られた液体は、高い抗圧を受けて、高圧側の密閉端７を
始めに浮上させ、したがって、低圧側の密閉端１０が浮
上する前に液体は高圧側へ逆流し、漏れが生ずることに
なる。

〈発明の効果〉 以上の通り、本発明に係るシーリング・リング構造物は
、端に隣接して配置され、第２８！ｌ械部分と接触して
いる密閉端を備えた１つのシーリング・リングおよび１
つの圧迫リングから成って、後者はシーリング・リング
を取り囲み、それを径方向に負荷し、シーリング・リン
グ内の環状くぼみの中にはめ込まれている。このような
構造の高液体圧における堅さが次の事実によって改善さ
れる。

すなわち、圧迫リングがシーリング・リング中の台形環
状グルーブの中に収められ、これは放射状孔によって密
閉端の間の空所と連絡している。シーリング・リングの
グルーブ中に固定される圧迫リングは、動作中、支配し
ている圧力に応じて移動する。これにより、高圧側の密
閉端は圧が減じ、他方低圧側の密閉端にかかる接触圧は
これと同時に増大する。これにより、圧縮液体は、２つ
の密閉端の間の空所から、高圧側の減圧された密閉端の
ところまたは放射状孔を通って逃げることができるよう
になる。そして、非常に高圧であっても浮上したシーリ
ング・リングによるどのような漏れも安全に防止される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例に係るシーリング・リン
グ構造物の断面図である。 符号１・・・・・・グルーブ　　　２・・・・・・第ｉ
機械部分３・・・・・・シーリング・リング ４・・・・・・圧迫リング　　５・・・・・・接触面６
・・・・・・第２機械部分　　７・・・・・・密閉端８
．９・・・・・・円錐面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）互いに直線運動をするように配置された２つの同心
   円的機械部分の間の間隙をシールするためのシーリング
   ・リング構造物であつて、第１の機械部分にはグルーブ
   があり、第２の機械部分はこのグルーブに対して平らな
   接触面を成すもので、このシーリング・リング構造は、
   グルーブにはまり込んだ強弾性プラスチック材から作ら
   れるシーリング・リングから成つていて、密閉端を備え
   ており、これらはその端で上記接触面に面するその第１
   周辺面に隣接するように配置され、このシーリング・リ
   ング構造はこれらの密閉端によつて第２機械部分の接触
   面を圧し、更に、グルーブの底に面する第２の周辺面内
   には環状くぼみが配置され、このシーリング・リング構
   造は、更に、ゴム弾性材から作られる圧迫リングがら成
   り、これは上記シーリング・リングとグルーブの間にシ
   ーリング・リングの第２周辺面の中に設けられたくぼみ
   の中に配置され、上記圧迫リングの軸方向長さはシーリ
   ング・リングのそれより短かいシーリング・リング構造
   物において、 上記シーリング・リングの２つの密閉端の間の領域にく
   ぼみが設けられ、その寸法は、深さが増すにしたがって
   幅が減るように選ばれ、くぼみにかかる圧迫リングは装
   置の低圧端に向つて自由にシフトすることができること
   を特徴とするシーリング・リング構造物。 ２）２つの密閉端の間に限られる空所が、少なくとも１
   つの放射状孔を通して上記くぼみの底と連絡しているこ
   とを特徴とする請求項１記載のシーリング・リング構造
   物。 ３）上記くぼみが実質的に台形の断面を有することを特
   徴とする請求項１又は２記載のシーリング・リング構造
   物。 ４）２つの密閉端の間に限られる空所が、少なくとも１
   つの放射状孔を通して、上記くぼみと連絡していること
   を特徴とする請求項１、２又は３記載のシーリング・リ
   ング構造物。 ５）上記シーリング・リングの高圧側に２つの反対に向
   いた円錐面の間の交線によつて形成される密閉端を設け
   、他方その低圧端には密閉端を形成する環状ウェブを設
   けることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のシ
   ーリング・リング構造物。 ６）上記ウェブの周辺面および上記第２機械部分の接触
   面がそれらの間に、上記シーリング・リングの隣接端面
   に向いて開いた小さな角（α）を作ることを特徴とする
   請求項１、２、３、４又は５記載のシーリング・リング
   構造物。 ７）２つの密閉端によって限られる空所が、少なくとも
   １つの放射状孔によつて、上記くぼみの底と連絡してい
   ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記
   載のシーリング・リング構造物。