JPH01294973A - ポンプモータの漏れ防止シール - 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】 （発明の分野） 本発明は動作に加圧流体システムを有し、その流体シス
テムからの加圧流体の漏れが通常−つ又は複数のシール
部材で防がれるが、他の原因による摩耗や劣化によって
流体の漏れをそれらの部材が進展させることもあるよう
な装置に、−数的に関係するものである。更に特定すれ
ば、本発明は油圧システムにおける、摺動シール又は廻
転シールからの漏れを減少させる一つ又は複数の方法に
関するものである。

（発明の背景） 動作に加圧流体システムを有する機械的装置には多くの
異る型式のものが与えられている。本発明は、ペンキ用
ポンプ等に一般に使用されているような、複作動油圧モ
ータに関するものとして特に記述されてはいるが、本発
明の諸方法が適用できる種々雑多の流体で動力を得る機
構において、広範囲の沢山の用途を有するものである。

ここで使っている「流体」という言葉は、水、作動油の
ような油を含む種々の液体成分、及びある液体をその構
成物質として含んでいるその他の種々の成分を包含する
ことを意図している。またここで使用している「液体」
という用語は、その特定の粘度に関係なく流動し得る諸
物質中のどの物質又は成分をも、意味することを意図し
ている。

多くの用途に対する油圧シリンダの使用はよく知られて
いる。一般に、運動しているピストンの周りのシールの
設計においては、そのシステムからの作動油の漏れを防
ぐため、非常な注意が払われている。入手できる最良の
シール技術によってさえも、シール及びピストンが装置
の通常に使用している間に摩耗するため、漏れは避けら
れない。大抵の場合、初期の漏れは少く、一般に受入れ
可能なものである。装置の油タンクは失った流体を補充
するため時折再充填される。

しかし幾つかの用途では、どんな程度の漏れでも重大な
影響を有することがあり得る。そのような用途の一つは
油圧動作のペンキ用ポンプであって、工業プラントにお
いて吹付ガンにペンキを供給するのに使用される。この
ような状況での油の漏れは、僅かではあっても、長期に
わたっては結果的にペンキ源の汚染をひき起す。ある場
合には、ペンキは大きなコンテナに保存されるので、油
による汚染は高価なペンキを使用不能として捨てなけれ
ばならないから非常に高くつくことになる。本発明はシ
リンダから漏れた油を自動的に費用をかけないで集取し
、油圧システムへ戻させる方法に関するもので、このよ
うにして油が流体動力のモータ又は装置の材料又は器具
に汚染を起させることを防ぐのである。

ペンキのポンプに対する油圧モータのような、多くの異
る形式の機械装置は、内部の可動要素を有するハウジン
グ構造が組みこまれていて、その作動に加圧流体システ
ムを形成するか、又は包含している。大抵の場合、仕事
出力を与えるためにこの機械装置は、廻転、往復運動す
るかその動きの中に廻転と往復動の組合せを含むような
出力軸を持っている。この器具のハウジング構造はこの
ような場合、出力軸が突出ており、弾力性のＯリング又
は他の市販のシール装置が、出力軸とハウジングの間の
シールを確立するために利用されるような、通路を定め
るものである。明かに、こういフたシール装置は常に、
潤滑油、作動油等、機械装置からの液体材料の漏れを防
ぐように設計される。正常な摩耗、異常なシールの浸食
、又はその他のシール劣化の特性によって、漏れは遅か
れ早かれ進展する。ある場合には、少量の漏れはその装
置が修理のため停止されるまで許される。しかし多くの
場合、特にペンキ用ポンプの流体モータの場合は、少量
の漏れといえども、大量のペンキの汚染を惹起し、それ
によってそのペンキを捨てなければならなくする。最少
のシールの漏れでさえも望ましくない機械装置において
は、本発明は使い道がある。従って、その動作に流体で
動力を与えるシステム、又は潤滑、冷却等の他の必要な
特徴を提供する流体システムを有する機械装置に対して
、漏洩防止システムを設けることか望めるようになる。

（本発明の要約） それ故、種々の機械装置特にその動作に加圧油圧システ
ムを有する機械装置において、摺動又は廻転シールから
の漏れを最小にする一つ又は複数の、新奇な方法を提供
することが、本発明の主な特徴である。

それの封止をするために設けたシールを通って流出する
流体の漏れたものを収集し、漏れた流体を装置の流体シ
ステムに戻すための斬新な方法を提供することも、本発
明の特徴の一つである。

シールを通って漏れる流体を集め、漏れた流体をその装
置の運転中の流体システムに注入するための動力を、展
開するために装置の加圧された流体システムで、負圧パ
ルスを利用するための目新しい方法を提供することも、
また本発明の別の特徴である。

その作動に圧力を動力にした流体システムを有し、漏れ
収集箱及び、漏れ収集箱から装置の加圧流体システムへ
と突出ている逆止弁で制御された通路を持っており、そ
の逆止弁は装置の加圧流体システムでの周期的負圧パル
スの間だけ、液体移動通路中に流体を一方通行させるこ
とかできるような、新奇の装置を提供することも、別の
重要な本発明の特徴である。

つまり、本発明は作動油のような漏洩流体を加圧流体シ
ステムから集め、加圧システムに戻すための、簡単な費
用のかからない方法を与えるものである。記述されてい
るシステムは往復動油圧シリンダーに関するものである
が、本発明が油圧制御装置や他の種類の流体動力のシス
テムと関連する、多くの他の形式の用途があることは明
かである。

（実施例） 本発明を説明するため、図面に関して今度はある複動油
圧シリンダーを考える。このようなシリンダーは第１図
、第２図、及び第３図に説明されており、工業用途とし
てペンキ用ポンプを駆動するのに使用することがある。

この油圧シリンダーは単に本発明の可能な実施の態様を
代表しているに過ぎず、本発明は加圧した流体作動シス
テムを用いる多くの種類の機械や装置に応用される、と
いうことを理解すべきである。この油圧シリンダーの構
造と動作は次のとおりである。

それでは特に第１図に関して見ると、加圧作動液源から
の作動液はコンジット２５に供給され、コンジット６を
経てシリンダー１の下部に入る。荷重を支える突出部材
４は伸びた出力軸の形になっているが、これがピストン
２と一体に形成されるか、又はピストン２につながって
おり、ピストン２がシリンダー１内で往復運動をするよ
う配置されている。ピストン２は、円形シール要素３に
よってシリンダーの円筒形内壁に対してシールされてい
る。シール要素３は便宜上円形の弾力性Ｏリング、ある
いは本発明の錆神と適用範囲内で多くの他の適当な円形
シール要素又はシールアセンブリの一つの形をとること
ができる。コンジット２５からコンジット７へ入る作動
液は、弁９の円環状の座１０へのシール接触部によって
、シリンダーに入ることが妨げられている。ピストン２
の下面に働く作動液圧のため、ピストンは上方に動き、
従ってピストンの荷重支持突出部４の上方への移動をも
誘発する。シリンダー１内の作動油のピストン２の上に
ある部分はコンジット１４を通りでシリンダーより排出
され、油圧タンクに戻る。油圧タンクは油圧ポンプと連
絡があり、油圧ポンプが加圧作動液の供給源として働く
。

ピストン２がシリンダーの頂部に近づくと、軸Ｉ８上の
摺動カラー１９は荷重支持出力軸４の内面形状によって
決る、内部肩部分の表面２４と接触する。弁板９にかか
る油圧圧力の作用により、弁板は座ｌＯの上に正しく位
置を保ち、弁板が開くのを妨げている。ピストンの下側
の作動液の圧力の影習のもとにピストン２がその上方へ
の移動を続けるにつれて、軸１８上を摺動カラー１９は
上方へ動いてスプリング２３を圧縮する。このスプリン
グ圧縮力が弁９上の作動液の着座力と等しくなると、弁
はその座を離れて浮び上り、スプリング２３は弁板１２
をシール面１３とシール結合するようにさせ、こうして
第２図に示すようにコンジット１４への逃げ道を塞ぐ。

第２図に示す複動流体モータの先行技術形に示しである
ようにして座１０から弁９が離れた状態で、作動油はコ
ンジット７と２６を通ってピストン２の上のシリンダー
１の部分へ流れこむことができる。ピストン２の上部に
よって決る、液圧を受ける表面積は、ピストンの下の作
動液モータの下部において液圧を受けるピストンの表面
積よりも大きいから、ピストンと荷重部材は総合液圧に
よって誘導される力の差によって下方へ動かされようと
する。

ピストン２がシリンダー１の底部に近づくにつれて、慴
動カラー２０はピストンの下部表面部分と接触するよう
になり、カラー２０をスプリング２３を圧縮しながら下
方へ押すことになる。液モータの上部内の作動液の圧力
は、弁１２の表面積に作用し、座１３に対して弁を保持
する合成力を展開させる。ピストンが下方への運動を続
けると、慴動カラー２０は軸１８に沿フて強制的に下方
へ押し下げられ、スプリング２３を圧縮する。スプリン
グの力が弁１２上のシール力と等しくなると、弁は弁座
１３から浮び上り、スプリング２２が急速に弁機構を移
動させ、これによって弁９を座１０に、第１図に示すよ
うに着座させる。この点において、通路Ｉ４及び２６中
の作動液の流れは、通路２６中では停止し、通路Ｈ中で
は流ね、従ってピストンがその上方への行程を再開でき
るようにすることにより、変化されている。

従って、油圧駆動液の影響のもとてシリンダー内でピス
トンが上下往復運動をすることを知ることができる。弁
９と弁１２を接続している棒Ｉ６はシリンダーの頭部１
１の中にある穴１５内を摺動する。

穴Ｉ５内のビン１６の嵌合はコンジット■４と２６の間
の作動液の漏れを制限するように、制御されている。

先行技術を表わしている第２図においては、油圧シリン
ダーに対する従来の構成のシール５が示しである。シー
ル部材５は通常の弾力性Ｏリングの形をとることもでき
るし、希望するならば、多くの市販のシールの一つの形
式をとってもよい。

このシールを通過する油の漏れは、油圧システムから逃
げ出し、その分交換しなければならない。

油漏れが他のペンキのような成分、あるいはその他の機
械装置を汚染するおそれのある場合は、漏れを無くすこ
とが望ましい。液シールの漏れは、その装置が漏れの進
展が起る前にいつも運転されるのでなければ、無際限に
防ぐことはできないから、漏れた液を収集して適正な処
理に備えるシステムを設けることが望ましい。本発明に
よれば、シール部材５をバイパスする漏れた液の制御と
処理が、単に本発明の代表的な例に過ぎない第１図及び
第３図に説明されている形でうまく行われ得るのである
。

第１図は、ペンキ用ポンプを駆動するのに代表的に使用
されるような、複動油圧モータにおける本発明の詳細な
説明している。この実施例では、液モータのハウジング
構造と荷重支持出力軸４との間に、追加シールを確立す
るのに二次シール２６が採用されている。二次シール２
６はシール５と協同して、円環状の漏れ収集室２７を隔
離しており、収集室２７は荷重支持部材を囲んでいるハ
ウジング構造内の円環状空洞によって定められる。通路
２８は漏れ収集室２７と作動液供給システムの戻り管路
の通路１４との間の連絡路を提供している。通路２８は
部分的に複動モータのハウジング構造によって、また加
圧作動液供給システムの通路１４を定めているコンジッ
トと、相互接続されていて、ハウジングから延長してい
るコンジットによって定まる。通路２８を形成するコン
ジットは、ボール逆止部材３０が着座するように適用さ
れる、弁座２９を有する逆止弁を持ち、ボール逆止部材
３ｏは圧縮スプリング３１によって負荷されていて、通
常は弁座２９に対抗してボール逆止部材３０を着座した
ままに保持している。ボール逆止部材３ｏの上の領域は
ポート３２によって、複動モータの油排出コンジット１
４に連絡している。弁Ｉ２が座１３に着座している間、
複動モータの一動作サイクルの大部分の間は、通路１４
の圧力は通路１４の高さに対する、タンク内の相対的な
高さによって、大気圧より任が高いか低いかである。圧
縮スプリング３１の力によってボール逆止部材３０はそ
の弁座２９に対抗して着座したままになっている。従っ
て油はコンジット２８に入るのを妨げられている。通路
１４の作動液が静止しているとき、通路１４内の圧力が
大気圧よりも低い場合は、ポール逆止部材３０にかかる
スプリングの偏倚圧はポールが座から離れるのを妨げる
に十分でなけわばならない。ピストンがその行程の頂上
で反転したとき、ピストンの上部からチャンネルＩ４へ
流出する油は、突然弁１２の座１３へ着座で閉ることに
よって阻止される。通路１４内の液が運動している状態
で弁１２が閉ると、負圧波の発生を生じる、すなわちパ
ルスが弁１２から通路１４内を走って、オリフィス３２
を通過する。この負圧波は瞬間的にポール逆止部材３０
を座から離し、従って通路２８と漏れ収集室２７内に真
空を生じることがわかっている。ピストンの行程の上端
で弁１２か反転する度ごとに、同様の真空ポンプ的作用
が起る。従って通路２８と漏れ収集室２７内に負圧状態
を維持することは簡単である。そこで、これが油のシス
テムから漏れるのを防ぐのに役立つことは明かであろう
。シール５を通フて漏れるおそれのある油は、漏れ収集
室２７内に止るのである。それは空洞中の負圧によるの
である。二次シール２日を通って漏れが起る場合は、通
路２６と漏れ収集室内の負圧状態によって、漏れ収集室
２７に雰囲気から引きこまれる空気の形をとることにな
る。この負圧状態によって油は、漏れ収集室に存在した
としても、二次シールを越えて流出はしない。大量の油
が漏れ収集室２７と通路２８に入り、通路２８を完全に
満す程になった場合は、油は作動油通路１４ヘボール逆
止部材３０を通ってサイホン現象で吸出され、通路１４
から油タンクへ運ばれるに過ぎない。

この技術に熟達している者にとって、通路２８に発生し
た真空は、適当なダクトを配することにより、シールか
らの油を油圧システムの何処へでも排出するのに使うこ
とができることは明かであろう。ペンキ用ポンプへの応
用においては、例えばペンキ用ポンプに隣接して配置さ
れる可能性のある、油圧モータ駆動の攪拌機のシールか
らの漏れを防ぐのにもこの装置が使えるであろう。同様
にして、圧力を動力とする流体システムを有する機械装
置を利用している、ペンキ用ポンプ以外の機器において
も、加圧流体供給システムにおける負圧パルスは、負圧
によって進展させられる活動に等しく利用することがで
きよう。

首題の発明に対する代替シールの設計が第３図に示しで
ある。この構成では、二次シール２６゛はよくあるワイ
パーの設計法によるもので、上方へ向いているシールの
唇状の縁を持っている。−次シール５′を通過して漏れ
た油は、シール部材の唇状縁の下の漏れ収集室３２に集
まる。この場合には、シール部材は荷重支持部材の軸か
ら液を除くワイパーとして働き、それを外に導き漏れ収
集室に運ぶ。液通路３３はシール５′と２６°の間の領
域を大気につなぐ。小直径毛細管コンジット２８°はこ
の油が集る領域３２を、第１図の逆止弁２９と同じであ
ってもよい、ある逆止弁に接続する。

この配置においては、シール５を通って漏れる油は、空
気がコンジット３３と２８′を通って流れるとき、真空
パルスの度毎に連続的にサイフオン現象で排出される。

またシール５゛と２６′との間の領域は常に完全に油の
ない状態のままでいる。第１図におけるシール２６の廻
転が真空状態のもとでも多少の漏れが許される場合は、
この構成の方が望ましい。コンジット２８°に毛細管を
使用すると、シール空洞に走り戻って来ている油を防ぐ
ことができる。

ここに開示する本発明は広い範囲の油圧装置を扱うこと
ができ、ここに示す形の反転シリンダーにおける使用に
限定されるものではないということは、容易に明かとな
る。作動液の流れが急速に阻止される時はいつでも、下
流側に負圧パルスが発生し、このような負圧パルスは本
発明によれば、システムのどの点においてもシールから
液を引込む原動力として利用することができる。

今までに述べたことを見向してみると、その動作に加圧
流体を用いるシステムで負圧波又は圧力パルスを有する
、作動液動力のモータのｊ゛うな機械装置でシールから
の漏れの真空導出の収集ができる本発明によって、新奇
な方法が提供されていることがていねいに提出されてい
る。これらの負圧波又は負圧パルスは、関連する装置内
の能力内で望ましい、他の負圧誘導機能を与えるために
も採用することが可能である。

前述の事項を見直すと、自動的に働く漏れ防止システム
は複動ポンプモータ及び、その装置自身に固有の特徴と
共に上に述べた特徴と目的の全てを達成する、その他の
機械装置に対して効果的に開発さねたことが、ていねい
に提出されている。

本発明のある組合せ、あるいは部分組合せが役に立つも
のであり、ある組合せでは他の特徴を参照しないでも採
用することができることは、理解されるであろう。これ
は本発明の適用範囲によって、及び範囲の中にあると考
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、工業用のペンキ用ポンプを駆動するのに利用
されることのあるような、往復動油圧シリンダーを持っ
ており、本発明によって構成されたシール漏れ収集シス
テムを包含している複動油圧モータの垂直断面図である
。 第２図は、先行技術を代表するような、油圧シリンダー
と駆動軸が下方に移動しているところを示す、第１図と
同様な複動油圧動力モータの垂直断面である。 第３図は、本発明を少し変更した実施の態様を表わす漏
れ収集システムを持っている、複動油圧動力モータの部
分断面図である。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）大気圧以下のある圧力の負圧パルスを進展させる
   油圧システムを有する装置と関連して、液体の油圧動力
   で真空誘導による移動を達成する、次の各項を含む方法
   ： （ａ）移動しようとする液体と、上記装置の上記油圧シ
   ステムとの間の連絡のための案内者を設けること、 （ｂ）上記負圧パルスの存在する間に限り、上記油圧シ
   ステムと上記移動しようとする液体との間の連絡を制御
   し、従って上記移動しようとする液体を、その真空誘導
   された動きのための間歇的負圧の状態下に置くこと、及
   び （ｃ）上記油圧システムから移動しようとする上記液体
   へ正圧が伝わるのを防ぐこと。
2. （２）前記移動しようとする流体と前記油圧システムと
   の間の連絡を制御し、前記油圧システムから移動しよう
   とする前記液体への正圧の前記伝達を防ぐために、逆止
   弁という手段を利用することを特徴とする、請求項１に
   記載する方法。
3. （３）前記負圧パルスは前記油圧システム中の一条の作
   動液の流れを、突然に阻止することによって発生される
   ことを特徴とする、請求項１に記載する方法。
4. （４）その動作に油圧システムを有し、大気圧以下の圧
   力の負圧パルスを進展させる装置において、漏れた液を
   回収する、次の各項を含む方法：（ａ）上記漏れ液体を
   受ける漏れ収集の手段を設けること、 （ｂ）上記負圧パルスの持続時間の間だけ、上記漏れ収
   集手段から上記油圧システムへ、上記漏れ液体の流れを
   誘導するために、上記負圧パルスを上記漏れ収集手段に
   適用すること。
5. （５）前記漏れ収集手段を、周期的負圧パルスの区間以
   外の時点で環境圧力に維持することをふくむ請求項４記
   載の方法。
6. （６）前記環境圧力が大気圧である請求項５記載の方法
   。
7. （７）前記装置が、ハウジングとこのハウジングから突
   出ている内部の可動部材とを有し、シール手段が上記ハ
   ウジングと上記内部の可動部材との間のシールを正常時
   は確立しており、更に （ａ）前記漏れ収集手段が上記ハウジングによって決る
   室であって、上記シール手段の外に位置していること、 （ｂ）通路手段が上記漏れ収集手段と前記油圧システム
   とを連絡していること、 （ｃ）上記油圧システムにおける負圧パルスの存在して
   いる間だけ、上記通路手段と上記油圧システムとの間の
   連絡を逆止弁が制御すること、を特徴とする、請求項４
   に記載の方法。
8. （８）前記漏れ収集手段からの前記作動液の漏れを防ぐ
   ことを含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の
   方法。
9. （９）前記漏れ収集手段は前記ハウジングによって決る
   室であり、前記装置は上記室を前記油圧システムに連絡
   している漏れ通路手段を形成し、上記室からの真空によ
   って誘引される漏れ液の流れを起すことのできる逆止弁
   を有して、上記油圧システムから上記室への作動液（油
   ）の流れを妨げることを特徴とする、請求項４に記載の
   方法。
10. （１０）油圧システム内で発生する負圧パルスによって
    、上記油圧システムへ負圧誘導の液注入を行う、次の各
    項を含む方法： （ａ）上記油圧システムの作動液（油）柱の流れを突然
    阻止することによって、前記受液部に負圧パルスを進展
    させること、 （ｂ）注入液体源を設けること、 （ｃ）上記注入液体源から上記油圧システムへの、上記
    注入液体の流れを誘導するために、上記負圧パルスを、
    上記注入液体源へ加えること、（ｄ）上記油圧システム
    の正圧状態の間は、上記油圧システムから上記注入液体
    源への作動液の流れを妨げること。
11. （１１）前記負圧パルスの間を除いて、注入液体源を雰
    囲気圧力に維持することを含むことを特徴とする、請求
    項１０に記載の方法。
12. （１２）その動作に油圧システムを有し、作動液柱の流
    れを突然阻止することによる負圧パルスの動作の期間、
    上記油圧システム中にその負圧パルスを進展させ、その
    ような負圧パルスが大気圧以下においてであるような装
    置において、次の各項を含む改良： （ａ）移動を考慮した液体源、 （ｂ）上記液体源を上記油圧システムに連絡する通路手
    段、 （ｃ）上記油圧システムにおいて負圧パルスの存在の期
    間だけ上記液体源と上記油圧システムとの間が連絡され
    るようにする制御手段。
13. （１３）次の各項より成ることを特徴とする、請求項１
    ３に記載の装置： （ａ）前記油圧システムの一部を構成し、その開口から
    突出ている可動要素を内蔵しているハウジング手段、 （ｂ）上記ハウジング手段と上記可動要素との間のシー
    ルを確立するシール手段、 （ｃ）上記ハウジング手段で決る漏れ収集手段、（ｄ）
    上記漏れ収集手段及び上記油圧システムとに連絡してい
    る前記通路手段、及び （ｅ）上記油圧システム内に負圧パルスが存在する間だ
    け、上記油圧システムと上記漏れ収集手段との連絡を可
    能とする、圧力応動の弁手段である前記制御手段。
14. （１４）前記シール手段は一次及び二次のシール要素よ
    り成り、それぞれが前記ハウジング手段と前記内部の可
    動要素との間のシールを確立しており、上記一次及び二
    次のシール要素が前記漏れ収集手段の両側に配置されて
    いることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. （１５）前記一次及び二次のシール要素は円形のシール
    要素の形をとることを特徴とする、請求項１４に記載の
    装置。
16. （１６）前記の二次シール要素は前記内部の可動要素と
    接触するうすい円形のワイパー式の唇状の縁を有する円
    環状のワイパー式リングの形をしており、上記うすい円
    形のワイパー式唇状縁は前記通路手段に漏れ液を導くよ
    うな方向に向けられていることを特徴とする、請求項１
    ５に記載の装置。