JPH02298675A

JPH02298675A - 高圧シリンダ―ピストンポンプ用の高圧シール組立体

Info

Publication number: JPH02298675A
Application number: JP2025887A
Authority: JP
Inventors: Mohamed A Hashish; モハメッド　エイ　ハシシュ; John H Olsen; ジョン　エイチ　オルセン; Anton H Buchberger; アントン　エイチ　ブックバーガー; Olivier L Tremoulet Jr; オリヴィア　エル　トレモーレット　ジュニア; Sigurd C Mordre; シガード　シー　モードル; David K M Tan; ディヴィッド　ケイ　エム　タン
Original assignee: Flow International Corp
Current assignee: Flow International Corp
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1990-12-11
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: EP0391487A2; US5050895A; EP0391487A3; JP2854912B2

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】本発明は高圧シールに関し、より詳しくは、シリンダと
該シリンダ内で往復運動するピストンとを備えた高圧流
体ポンプのような装置における２つの移動部品の間に形
成されるシールに関する。

高圧ポンプは種々の用途に用いられており、その１つは
、非常に高圧の流体（例えば、１０，０００〜１００．
０００ｐｓｉ　（約７００〜７．０００ｋｇ／ｃｍ”）
又はこれ以上の高圧水）を高速水ジェットの形態で吐出
させ、切断、研磨等に使用することである。かようなポ
ンプの普通の構成では、高圧シリンダ内で作動する往復
連動ピストンを用いて、一般に水のような流体をマニホ
ルドに導き、該マニホルドから更にノズルに案内（配管
（ｐｌｕｍｂｅｄ））　シ、高圧ジェットとして吐出さ
せるようになっている（水には研磨剤を添加することも
できる）。加圧ストローク時には、プランジャすなわち
ピストンは、チャンバ内に非常に高い圧力（場合によっ
ては２５，０００ｐｓｉ（約１．７６０ｋｇ／ｃｍ”）
以上の圧力）を発生させルコトができる一方、吸入スト
ローク時にはシリンダチャンバ内の圧力はほぼゼロ又は
非常に低い圧力に低下する。

かような高圧流体ポンプ組立体を設計しかつ作動させる
ことに関し、重要な問題箇所が多数存在する。これらの
問題のうちの１つは、シリンダとピストンとの間を充分
にシールすることである。

シリンダ及びピストン（及び他の幾つかのコンポーネン
ツ）は剛性材料で作られているけれども、これらのコン
ポーネンツには非常に大きな圧力が作用するため、或る
大きさの圧縮変形、膨張変形又は他の変形が生じる。ま
た、シール材料自体は、ピストンの吐出ストローク時に
高圧シリンダチャンバ内に生じる最大圧力から吸入スト
ローク時に生じる低圧力に至るまで、広範囲の変動圧力
に曝されている。従来技術においても種々のシール構造
が存在し、掻く一般的な構造は、ピストンが往復運動で
きるように挿通された円筒状の貫通孔を備えているバッ
クアップリングである。また、耐はみ出し性（ｅｘｔｒ
ｕｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）及び耐摩耗性をもつ
シール材料（一般に高分子量プラスチック材料）が、撓
み能力の大きな弾性材料（例えば０リング）と組み合わ
されて広く使用されており、低圧条件下でのシールを達
成していると共に、他のシールリング（場合によっては
金属リング）と協働するように組み合わされて、遭遇す
る広い圧力範囲に亘って適正なシール係合が得られるシ
ールを構成している。

重要な問題は、これらのシールの寿命を長くすることで
ある。比較的大きな耐はみ出し性及び耐摩耗性をもつシ
ール材料であっても、微小な開放領域に曝されるときの
非常に大きな圧力下では、はみ出し作用を受ける。また
、高圧下で相対運動する金属コンポーネンツ同士の境界
部におけるこれらのコンポーネンツの摩耗も問題である
。

最近使用されている従来技術の１つは、往復運動するピ
ストンに対し厳格な公差の嵌合い寸法をもつ金属製のバ
ックアップリングを設けることである。このバックアッ
プリングの半径方向内方の周面には環状溝すなわち凹部
領域が設けられており、この凹部ｗｉ域の前後には、ピ
ストンに対して厳格な公差で嵌合される２つの表面が設
けられている。また、このバックアップリングの前方に
は、耐はみ出し性をもつ環状のシールスリーブが設けら
れていて、ピストンの外表面及びシリンダの内表面に対
して厳格に嵌合されるようになっている。

シールスリーブの後面はバックアップリングの前面と嵌
合し、シールスリーブの前面には半径方向外方を向いた
周溝が設けられていて、シリンダの内面に嵌入される圧
縮自在の弾性Ｏリングを受け入れることができるように
なっている。耐はみ出し性をもつこのシールスリーブの
後部の半径方向外縁部の表面は、幾分截頭円錐状にテー
パしていて、このテーパ状の領域には、三角形の横断面
形状をもつ金属製のシールリングが配置されている。

これにより、シリンダの後部の半径方向内方の表面部分
に対する固定シール（ｓｔａｔｉｃ　５ｅａｌ）だけで
なく、バックアップリングとシリンダとの境界部に対す
る固定シールが形成されるようになっている。

上記従来技術によるシール組立体は、高圧流体増圧器（
インテンシファイア）においてかなり有効に機能するけ
れども、摩耗及び品質低下が重要な問題になっており、
これらの問題の本質を見極めて適当な解決策を見つける
努力がなされている。

この場合の困難性の１つは、シールの実際の機能が非常
に高圧の密封環境内で行われるものであるため、ポンプ
の実際の運転中に生じる現象を直接測定すること及び／
又は観察することが掻めて困難なことである。また、公
差の或るものは非常に小さいが（例えば、十分の一エン
又は数十分の一インチのオーダ）、このことも、観察を
行いかつ有意義なデータを得ることを困難にしている。

従って、かような高圧シールの設計者には、いかなる作
動現象がこれらの問題に関連しているのかを理論化して
、少な（とも一部は推測に基づいた解決策を見出すこと
がしばしば必要になる。

本発明の高圧シール組立体は、シリンダが高圧チャンバ
を形成していて、該高圧チャンバ内でピストンが高圧吐
出ストローク及び低圧吸入ストロークの往復運動を行う
ように構成されたシリンダ及びピストンと組み合わせて
使用するのに特に適している。本発明のシール組立体は
、高圧前端部及び低圧後端部を有している。

本発明のシール組立体は、前記ピストンを受け入れる貫
通孔を備えたバックアップリングを有しており、前記貫
通孔はリング状の内周面で形成されており、該内周面が
前方のリング状表面部分を備えており、該前方のリング
状表面部分が厳格な公差の嵌合いを有していて、前記ピ
ストンの外周面に対して緊密に隣接するようになってい
る。前記リング状の内周面が更に、後方のリング状表面
部分を備えており、該リング状表面部分は、前記貫通孔
のリング状内周面とピストンの外周面との間で後方に向
かって半径方向に拡大するギャップを形成するように、
前記前方のリング状表面部分から後方に延在している。

前記ギャップは、前記前方のリング状表面部分により形
成されるギャップに対し拡大された開放後部を備えてい
る。

耐摩耗性及び耐はみ出し性のあるシール部材が前記ピス
トンの周囲に嵌合されておりかつ該ピストンに沿って軸
線方向に延在している。前記シール部材の後部は、前記
バックアップリングの前記貫通孔の前方に隣接して配置
されておりかつ前記ピストンの外周面に隣接して嵌合さ
れている。前記シール部材は前記シール組立体内に配置
されていて、前記高圧チャンバ内の圧力を受けて、シー
ル部材の後部が前記バックアップリングの方に変形して
前記ピストンとシール係合するようになっている。

前記バックアップリング及び前記シール部材は、或る時
間の経過に伴い、前記前方のリング状表面部分とピスト
ンとの間にはみ出すことができる前記シール部材の半径
方向内方の後部の一部が、後方に向かって半径方向に拡
大する前記ギヤツブを通ることができるように構成され
ている。

好ましい形態においては、本発明のシール組立体は更に
、シール位置決め部材を有しており、該シール位置決め
部材は、前記シール部材の少なくとも後部を包囲してい
て、前記シール部材の後部を押圧して前記ピストンとシ
ール係合させるように構成されている。前記シール位置
決め部材は、流体シール関係をなして前記バックアップ
リングに対し固定的に連結するのが好ましい。より好ま
しくは、前記シール位置決め部材を、前記バックアップ
リングと一体に作りかつ該バックアップリングから前方
に延在している環状のフランジ手段を設ける。

前記シール位置決め部材は半径方向内方に向いた周方向
の圧力表面部分を備えており、該圧力表面部分は前記ピ
ストンから間隔を隔てていて、環状のシール領域を形成
しており、該シール領域は前記シール部材の少なくとも
後部を受け入れることができるサイズの幅寸法を有して
いて、前記高圧チャンバ内の圧力により前記シール部材
の後部が前記環状シール領域内で押圧されてシール係合
するように構成されている。好ましい形態においては、
前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部分の少な
くとも一部が、後方に向かって半径方向内方に傾斜して
いる。１つの形態においては、前記半径方向内方に向い
た周方向の圧力表面部分の周方向の断面（ｃｉｒｃｕｍ
ｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｃｒｏｓｓ　５ｅｃＬＬｏｎ）は
、全体として凹状に湾曲した形状を有している。別の形
態においては、前記半径方向内方に向いた周方向の圧力
表面部分は、後方に向かって内方にテーパしている前方
部分と、軸線方向に延在していて前記前方部分よりも小
さなテーパで後方に向かって内方にテーパしている後方
部分とを備えている。

好ましい形態においては、前記シール部材はシールスリ
ーブ部材を備えており、該シールスリーブ部材の後部の
前方の位置において、前記シール位置決め部材の前方部
分と前記シールスリーブ部材との間には、第２シール部
材が配置されている。

この第２シール部材は弾性材料で作られていて、該弾性
材料が、前記高圧チャンバ内の比較的低圧用の低圧シー
ルを形成しかつ前記高圧チャンバ内の圧力が上昇すると
きに前記シールスリーブ部材を働かせるように構成され
ている。この第２シール部材の好ましい形態は、前記シ
ールスリーブ部材の周囲に配置されるＯリング手段を備
えている。

また、好ましい形態においては、前記シール位置決め部
材が前記ピストンと前記シリンダとの間に配置されてお
り、前記シール位置決め部材の半径方向外方の位置にお
いて前記シリンダと前記バックアップリングとの間の境
界部のシールを形成するための第２シール手段が配置さ
れている。１つの形態においては、前記第２シール手段
が、前記シール位置決め部材の半径方向外表面と前記シ
リンダの半径方向内表面との間の位置に配置されている
。別の形態においては、前記第２シール手段が、前記シ
リンダの後方に向いた表面と前記バックアップリングの
前方に向いた表面との間に配置されている。

また、好ましい形態においては、前記シール位置決め部
材が、前記バックアップリングと流体シール関係をなし
て該バックアップリングに固定的に連結されており、前
記シール位置決め部材の半径方向外表面及び半径方向内
表面は前記高圧チャンバ内の高圧に曝されている。前記
バックアップリングは前記シール位置決め部材に関連し
て配置されており、前記シール位置決め部材は、該シー
ル位置決め部材に作用する半径方向内方の圧力と半径方
向外方の圧力とを実質的に釣り合わせることができる寸
法を有している。好ましくは、前記シール位置決め部材
の前記半径方向外表面及び半径方向内表面は、互いに軸
線方向に近接する軸線方向の位置に終端していて、前記
半径方向内方の圧力と半径方向外方の圧力とを互いに実
質的に釣り合わせることができるように構成する。

本発明の変更形態における別の特徴として、前記シール
部材は前記ピストンに沿って軸線方向に延在しているシ
ールスリーブ部材を備えており、このシールスリーブ部
材は、該シールスリーブ部材の半径方向内表面において
軸線方向に間隔を隔てて形成された複数の環状溝を備え
ている。また、前記シールスリーブ部材は、前記高圧チ
ャンバ内が高圧状態にあるとき、該高圧チャンバ内の流
体が前記シールスリーブと前記ピストンとの間を通って
前記環状溝内に流入し、前記環状溝内で連続的に圧力が
降下するように前記ピストンに対して配置されている。

好ましい形態においては、前記前方のリング状表面部分
の軸線方向の幅寸法は、約０．０〜１／４　￥（約θ〜
６．３５ｎ＋ｎ＋）の範囲内にあり、より好ましくは、
約０．０〜１７８インチ（約θ〜３．１８＋ｗｍ）の範
囲内にある。また、前記後方のリング状表面部分は、前
記ピストンの長手方向中心軸線から約２〜３０゜の範囲
内の角度で後方に向かって外方に延在しており、よりこ
のましくは、約２〜１０’の範囲内の角度で後方に向か
って外方に延在している。

本発明の他の特徴は、添付図面を参照して述べる本発明
の実施例についての以下の詳細な説明により明らかにな
るであろう。

本発明の重要な特徴は、本願出願人が、従来技術におい
てこれまで気付いていない、高圧シールについての或る
問題に気付いたことにある。かような問題に新規に気付
いたことが、本発明のシール組立体の想起及び開発につ
ながったものと考えるべきである。問題の本質及びその
解決策が何であるかについて正しく理解するには、先ず
、本発明の主要コンポーネンツ及びこれらの全体的な作
動モート′について説明し、次いで、本発明により少な
くとも一部が解決される潜在的な問題の本質について説
明するのがよいと考えられる。その後に、本発明のシー
ル組立体を如何に構成してこれらの問題をユニークに解
決したかを詳細に説明し、更にその後に、本発明の変更
及び第２実施例について説明するものとする。

第１図〜第４図には、本発明の第１実施例が示されてお
り、第１図には、本発明のシール組立体が組み込まれて
いるポンプの一部が示されている。

ポンプｌＯはハウジング構造体１２を有しており、該ハ
ウジング構造体１２内には、プランジャすなわちピスト
ン１４と、チャンバ（高圧チャンバ）１８を形成してい
る高圧シリンダ１６とが配置されており、チャンバ１８
内でピストン１４が往復運動できるようになっている。

本発明のシール組立体２０は、シリンダ１６とピストン
１４との間をシールするためのものである。

ピストン１４は、往復駆動部材２２により往復運動経路
上で移動され、往復駆動部材２２は、回転クランクシャ
フト等の適当な駆動手段により駆動される。ピストン１
４は、駆動部材２２から前方に延在していて、ガイドブ
ロック２４及びシール組立体２０を通ってチャンバ１８
内に到達している。ガイドブロック２４には長いベアリ
ンゲスリーフ゛２５が設けられており、Ｊ亥ベアリング
スリーブ２５は、厳格な公差でピストン１４の周囲に嵌
合されている。チャンバ１８の前方部分には適当な弁機
構（但し、図面の簡明化のため図示されていない）が設
けられていて、ピストン１４の高圧ス］・ローフ時にチ
ャンバ１８から流体（例えば水）を排出し、ピストン１
４の低圧戻りストローク時にチャンバ１８内に流体を流
入させるようになっている。また、冷却水を循環させか
つはみ出したシール材料を除去するための通路２７が設
けられている。

特に第２図に示すように、シール組立体２０は、５つの
主要コンポーネンツすなわち、バックアップリング２６
、シールスリーブ２８、該シールスリーブ２８の周囲に
配置された第１０リング３０、第２０リング３２、及び
フェースシール（面シール）３４で構成されている。こ
のシール組立体２０の他の重要コンポーネンツは環状の
位置決めリングであり、該位置決めリングは、バックア
ップリング２６の前方面３８と一体に形成されておりか
つ該前方面３８から前方に延在している。

以下の説明において、「前方」なる用語は、第１図又は
第２図の左側に存在するポンプ装置及び弁組立体に向い
た方向（又はこの方向に近い方向）を意味し、これに対
し「後部Ｊ又は「後方」なる用語は、これと反対の位置
又は方向を意味するものとする。従って、シール組立体
２０について説明すれば、シール組立体２０の前側とは
高圧チャンバ１８の方向（又はこれに近い方向）を指し
、一方、シール組立体２０の後側とはガイドブロック２
４の方向（又はこれに近い方向）を指す。従って、ピス
トン１４は、その高圧吐出ストローク時には前方に移動
し、吸入ストローク時には後方に移動する。更に、シー
ル組立体２０は、ビストン１４及びシリンダ１６の長手
方向軸線に一致する長手方向の中心軸線４０を有してい
ると考えることができる。また、「半径方向内方」なる
用語は、長手方向軸線４０又はこの近くに向かう方向を
意味し、「半径方向外方」なる用語はその逆方向を意味
するものとする。

バックアップリング２６は、環状内周面４４を形成して
いる中央の貫通孔４２を有している。環状内周面４４は
、ピストン１４の円筒状の外周面４８に緊密に隣接して
嵌合される前方の円筒状表面部分４６と、後方の表面部
分５０とを有している。この後方の表面部分５０は、前
方の表面部分４６から後方に向かって半径方向に拡がっ
てテーパしている截頭円錐状をなしており、表面４８と
５０との間に、後方に向かって拡がる環状ギヤツブ５２
を形成している。環状ギヤツブ５２と共に、両表面４６
．５０をこのように構成したことは、本発明のシール組
立体２０の他のコンポーネンツとの関連において重要な
ことであり、この点については後でより詳細に説明する
。

シールスリーブ２８は、ピストン１４の外表面（外周面
）４８に嵌合される内表面５４を備えた全体として円筒
状の形状をなしている。シールスリーブ２８は適度の大
きさの軸線方向長さを有している。また、シールスリー
ブ２８は、位置決めフランジ３６の後方部分（後部）内
に配置される後方部分（後部）５６と、前方部分く前部
）５８とを備えている。位置決めフランジ３６の前方部
分の内面には、環状溝６０が形成されており、該環状ａ
６０内には第１０リング３０が受け入れられている。第
１Ｏリング３０に対するこの環状溝６０のサイズは、緩
んだ（ｒｅｌａｘｅｄ）状態、すなわち、チャンバ１８
が加圧されていないときの第１０リング３０が、通常の
低圧シール力で、シールスリーブ２８の外表面６２に当
接できる寸法に定められる。

次に、第２０リング３２及びフェースシール３４につい
て説明すると、これらは協働して、バックアップ隣接２
６の前方面３８とシリンダ１６の後方面６４との藺のシ
ールを形成している。シリンダ１６の後方面６４の半径
方向内方の縁部には、適度の大きさの環状四部が形成さ
れており、また、バックアップリング２６の隣接領域に
は、前記環状凹部に隣接しかつ対向して配置される環状
凹部が形成されている。これらの互いに隣接する凹部領
域は、フェースシール３４及び第２０１Ｊング３２の両
方を受け入れるための環状キャビティを形成している。

第２０リング３２は、フェースシール３４の半径方向内
方において該フェースシール３４に当接して配置される
。フェースシール３４は、耐はみ出し性をもつプラスチ
ック材料で作られている。

位置決めフランジ３６の円筒状の外表面６６は、チャン
バ１８を形成するシリンダ１６の円筒状の内表面６８の
後方部分の中に嵌入されている。位置決めフランジ３６
には軸線方向に延在している圧力逃がし通路７０（第３
図にも示しである）が設けられており、該圧力逃がし通
路７０は、第２０リング３２の側面に隣接する領域に通
じている。

この圧力逃がし通路７０からは分岐通路７２が分岐して
おり、該分岐通路７２は第１０リング３０の側面に開口
している。しかしながら、これらの両通路７０．７２は
互いに連通させる必要はない。

これらの両通路７０，７２の機能は、両Ｏリング３０．
３２とこれらの隣接シールとの間の圧力を逃がすことに
あり、このことは、本願と同時に出願されかつ本願出願
人に譲渡された［ベント形固定シール組立体（Ｖｅｎｔ
ｅｄ　５ｔａｔｉｃ　５ｅａｌ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）Ｊ
という名称の別の特許出願に記載されている。簡単に説
明すると、これらの両通路７０．７２の機能は、両Ｏリ
ング３０，３２とこれらのそれぞれのシールとの間に発
生する高圧による作用を緩和して、両Ｏリング３０．３
２が適正位置に保持されるようにすることにあり、両送
がし通路７０．７２を設けることにより、両０リング３
０．３２の早期破損の問題を減少させることができる。

この点については、本願と同時に出願されかつ本願にお
いて参考文献として掲示されている上記別の特許出願に
完全に記載されていること、及び、本発明の概念を理解
する上で、これらの両通路７０、７２の機能をより詳細
に説明することは重要でないこと等の理由により、これ
らの圧力逃がし通路７０．７２の構成及び機能について
これ以上の説明はしないことにする。別の方法として、
位置決めフランジ３６の半径方向外表面６２が、シリン
ダ１６の内表面６８から間隔が隔てられるように構成し
、環状のベント通路すなわちベント空間を形成してもよ
い。

上記概略的説明に留意して、次に、この形式のシールに
存在する或る種の問題について説明する。

−ａに、バックアップリング、耐はみ出し性シールリン
グ及び弾性Ｏリングを備えていて、これらのコンポーネ
ンツを協働させて高圧シールを形成するシール組立体の
種々の構造が、従来技術において多年に亘って知られて
いる。かような従来技術のうちの１つは、ピストンに対
し厳格な公差で嵌合する中央の貫通孔をバックアップリ
ングに設け、高強度のシールがピストンの外周面とシー
ル係合するように構成したものである。この構成では、
シリンダにより形成される高圧チャンバ内での加圧スト
ローク時に発生する非常に大きな圧縮力に対する耐はみ
出しシールの位置決め及び支持が、バックアップリング
により行われるようになっている。

これらの従来技術の問題点の１つを、本発明の構成を参
照しつつ以下に説明する。バックアップリング２６の表
面部分４６とピストン１４の外周面４８との境界部には
非常に小さなギヤツブが存在し、このギャップは、厳格
な公差の嵌合いの場合には、１インチの約十分の−の幅
にするのがよい。

チャンバ１８内には大きな圧力変動が生じること及びピ
ストン１４が往復運動することにより、シールスリーブ
２８は上記ギャップ内にはみ出ず傾向を有している。本
発明に包含される解析によれば、かようなはみ出しが生
じると、最大のギャップ幅になったピストン１４とバッ
クアップリング２６との間の境界部の領域内に、シール
材料の幾分かがはみ出して、詰め込まれ、この詰め込ま
れたシール材料によって大きな横方向の力が伝達されて
、ピストン１４が非常に僅かな量だけ横方向に変位する
ものと考えられる。ピストン１４がこのように横方向に
変位すると、シリンダとバックアップリングとの境界部
におけるギャップが拡大し、これにより、ピストン１４
は、バックアップリング２６の貫通孔４２を形成する反
対側の表面に向かって一層押し付けられる。これにより
、ギャップの拡大した部分には一層多量のシール材料が
はみ出し、遂には、ピストン１４が、該ピストン１４の
ための貫通孔４２を形成しているバックアップリング２
６の表面の反対側の部分と摩擦接触するようになる。こ
のため、バックアップリング２６の表面部分４６及びピ
ストン１４の外周面４８が傷付き、バックアップリング
２６の中央の貫通孔４２とピストン１４との間の厳格な
公差の嵌合いが損なわれる。また、このため、シールス
リーブ２８の問題が悪化し、バックアップリング２６と
ピストン１４との間のギャップ内へのシールスリーブ２
８のはみ出しが一層助長される。

このはみ出し現象による破損の問題は、貫通孔４２の内
周面４４の前方の表面部分４６及び後方の表面部分５０
を特別な形状に構成することにより大幅に改善できるこ
とが判明している。前方の表面部分（すなわち、非テー
パ状になっていてピストン１４の外周面４８に密接して
いる表面部分）４６の軸線方向の寸法すなわち幅（第２
図に符号ｒａＪで示す）はできる限り小さく形成され、
この表面部分４６の全表面積ができる限り小さくなるよ
うにする。理想的には、この表面部分４６の軸線方向の
寸法を殆どゼロにし、ピストン４８に近接した線のみが
形成されるようにする。しかしながら、チャンバ１８内
の非常に大きな圧力がシールスリーブ２８に作用し、こ
れにより、ハックアップリング２６の半径方向内方の前
縁部がシールスリーブ２８からかなり大きな力を受ける
ため、バックアップリング２６のこの部分に充分な構造
的強度を付与するには、表面部分４６に或る程度の軸線
方向の幅を与える必要がある。にもかかわらず、本発明
ではこの表面領域４６を充分に小さくし、シール材料が
シールスリーブ２８から表面部分４６の領域内にはみ出
すとき、シール材料がハックアップリング２Ｇに作用す
る経路を非常に短くし、これにより、ピストン１４が往
復運動する間に、シール材料が、外方にテーパしている
後方の表面部分５０の下の拡大領域内に移動できるよう
になっている。このため、はみ出したシール材料は簡学
に粉砕されて迅速にギャップ５２から排出されるので、
ピストン１４を変位させるべく作用する力は非常に小さ
いものとなる。表面部分４６．５０をこのように構成す
ることにより、シール材料のはみ出しくｅｘ　ｔｒｕｓ
　１０ｎ）及び詰まり（ｐａ−ｃｋｉｎｇ）の問題を大
幅に低減でき、この領域におけるシール組立体のコンポ
ーネンツの早期破損を改善することができる。

しかしながら、バックアップリング２６とピストン１４
との間のギヤツブ内へのシールスリーブ２８のシール材
料のはみ出し現象、このはみ出し現象がピストン１４の
整合（アライメント）について与える影響、及び表面４
６．４８の摩耗についての上記説明が正確で全く正しい
ものであるか否かにかかわらず、バックアップリング２
６の表面部分４６．５０をこのように構成したことによ
り、この問題を大幅に改善することができ、従って、シ
ールスリーブ２８の寿命を長くしかつピストン１４の外
周面４８及びバックアップリング２６の内表面部分４６
．５０がこれらの正しい相対位置、公差及び表面一体性
（ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｎｔｅｇｒｉ−ｔｙ）を維持でき
る期間を長くできることが判明している。

また、このように構成することにより、ポンプｌＯを連
続使用したとき、シールスリーブ２８がその周方向に亘
って均一に、表面部分４６内の非常に小さなギヤツブ内
に徐々にはみ出すように、また、僅かな増分でシール材
料がはみ出す間に、はみ出したシール材料自体が後方に
送り出されるように、シールスリーブ２８を構成するこ
とができる。同時に、第１０リング３０は、シールスリ
ーブ２８が徐々に移動するとき、該シールスリーブ２８
の外表面６２の周囲でシール関係を維持する。

バックアップリング２６の表面部分４６の軸線方向寸法
ｒａＪは、０．０〜０．２５インチ（約０〜６．３５ｍ
ｍ）、好ましくは０．０〜０．１２５　！ν（約３．１
８ｍ５）の範囲にする。バックアップリング２６の表面
部分４６とピストン１４の表面部分４８との間のクリア
ランスは、約０．０００１〜０．ＯＨ’　（約０．００
２５〜０．２５ｍ５）、より好ましくは約ｏ、ｏｏｏｉ
〜０．００１　！″（約０．００２５〜０．０２５ａｖ
）の範囲にする。表面部分５０のの正確な傾斜角度は厳
密ではないと考えられるが、この傾斜角度（第２図に符
号ｒｂＪで示しである）は、約２〜３０ｏ、より好まし
くは約２〜１０″にする。

表面部分５０を傾斜構造にすることにより、表面部分４
６において、バックアップリング２６の前方の内縁部に
対する構造的支持を与えることができる。表面部分５０
の軸線方向長さは充分に大きくして、ギヤ・７ブ５２に
充分な幅を与え、はみ出したシール材料を排出できるよ
うにする。表面部分５０の形状は、更に別の構成に変更
でき、例えば、その後方部分を円筒状にしたり、傾斜部
分の軸線方向長さを大きくしてギヤツブ５２の幅を充分
に大きくし、はみ出したシール材料の粒子を排出可能に
するという意図した機能を達成できるようにしてもよい
。しかしながら、製造上の便宜及び作動の有効性の観点
からすれば、上記説明に係る形状のものが好ましい。

次に、本発明により改善される別の問題点を説明する。

シールスリーブ２８がピストン１４に対する充分なシー
ルを形成できるようにするため、シールスリーブ２８の
内表面５４は、充分、な圧力でもってピストン１４の外
周面４８に押圧されており、これにより、チャンバ１８
内の流体が、シールスリーブ２８とピストンの外周面４
８との間を通って流出することが防止されている。しか
しながら、シールスリーブ２８の内裏＠５４において半
径方向内方に作用する圧力が充分に大きくて、この圧力
がピストンの外周面４８の充分に大きな面積に作用する
場合には、熱の発生によりシールスリーブ２８の材料が
劣化される。この問題を解決する簡単な１つの方法は、
シールスリーブ２８の軸線方向寸法を短（して、摩擦係
合する面積（領域）を小さくすることである。しかしな
がら、そうすると、バックアップリング２６による一定
期間に亘る徐々のはみ出し作用に対するシールスリーブ
２８の自己送り出し機能（ｓｅｌｆ　ｆｅｅｄｉｎｇｆ
ｕｎｃｔｉｏｎ）の観点から、シールスリーブ２８の有
効寿命を短くしてしまうことになる。また、シール表面
（内表面）５４とピストンの外周面４８との間の軸線方
向の潜在的シール領域が短くなるため、シールスリーブ
２８により与えられるシールの有効性が損なわれること
にもなる。

第４図を参照すれば、位置決めフランジ３６が半径方向
内方に向いた周面（内周面）７４を備えており、該内周
面７４の前方部分が円筒状をなしていることが理解され
よう。しかしながら、この表面（内周面）７４の後方部
分は、番号７６で示す領域において半径方向内方に収束
するパターンをなして湾曲し始める。この内方に収束す
る曲線は、番号７８で示すように、該曲線７８が、最も
後方にあって平らな（又は適度に傾斜した）前向きの表
面部分８０に融合するまで、一定の曲率半径又は減少す
る曲率半径を有している。前向きの表面部分８０は半径
方向内方の縁部８２に終端しており、この箇所において
表面部分８０は、バックアップリング２６の上記厳格な
公差の表面部分４６に接触している。スリーブシール（
シールスリーブ）２８の後方部分５６の圧縮されていな
い状態の直径は、その外表面６２がフランジ３６の内周
面７４に対してきつく嵌入されるサイズを有しており、
スリーブシール２８の厚さ寸法（第４図に符号ｒｃＪで
示す）は、該スリーブシール２８の内表面５４がピスト
ン１４の外周面４８の周囲に緩く嵌合されるサイズを有
している。スリーブシール２８の後方の半径方向外方の
表面部分８４は、その周方向の断面（ｐｅｒｉｐｈｅｒ
ａｌ　ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ）が湾曲形状をなして
おり、この湾曲形状は、フランジ３６の湾曲表面７６．
７８よりもシャープに（すなわち曲率半径が小さく）な
っている。従って、第４図に示すように、シールスリー
ブ２８の後方の全体として横方向に配置された表面部分
８６は、該シールスリーブ２８が緩んだ（リラックスし
た）状態にあるとき、バックアップリング２６の前向き
の表面部分８０から前方に間隔を隔てた状態にある。す
なわち、シールスリーブ２８は、第２図に示すシール位
置に向かって後方に押し込められる前には、この状態に
ある。

ピストン１４が前方に向かう吐出ストロークにあるとき
、チャンバ１８内に発生する非常に大きな圧力により、
シールスリーブ２８が後方に押される。これにより、該
シールスリーブ２８の後部の半径方向外方部分８８が、
フランジ３６の内方に湾曲した傾斜表面部分７６内でク
サビ作用を受けるようになる。シールスリーブ２８は、
ピストン１４の往復運動中に、この位置に維持される。

これにより、シールスリーブ２８の最後方部分が、フラ
ンジ３６の表面部分７６とピストン１４の外周面４８と
の間で圧縮され、従って、増大する圧力により、シール
スリーブ２８の後部の半径方向内方の表面部分９０がピ
ストンの外周面４８に対し内方に押し付けられる。シー
ルスリーブ２８が更に後方に押されると、表面部分７６
．７８の後方かつ内方に向かってテーパする度合が大き
くなっていることにより、シールスリーブ２８が更に圧
縮される。これによりシールスリーブ２８の後方部分５
６が半径方向内方に変形するために、表面部分９０には
均一で大きな圧力が作用する。チャンバ１８内の圧力が
更に太き（なると、シールスリーブ２８の後部が変形し
、これにより、シールスリーブ２８の後部の表面部分８
６が、バックアップリング２６の前向きの表面部分８０
に直ぐ隣接（そして接触）するようになる。前述のよう
に、期間の経過に伴い、シールスリーブ２８の幾分かの
材料が、バックアップリング２６の前縁部８２において
、該バックアップリングの表面部分４６とピストンの外
周面４８との間の小さなギヤツブ内にはみ出していく。

後方に移動するシールスリーブ２８のクサビ作用及びバ
ックアップリング２６の表面部分７６．７８とのクサビ
係合により、シールスリーブ２８の後部の表面部分９０
には、バックアップリング２６の前縁部８２に比較的近
接した限定領域内において、ピストンの外周面４８に対
する接触応力が生じる。これに対し、シールスリーブ２
８の前方の位置において、該シールスリーブ２８が半径
方向内方に作用する圧力は実質的にゼロである。

これは、実際には、シールスリーブ２８の前方部分及び
ピストン１４の周囲に小さな環状ギャップが存在するか
らである。全体的な結果としては、シールスリーブ２８
とピストン１４の外周面４８との間に極めて有効なシー
ルが形成されるけれども、高圧乾燥摩擦係合する領域（
面積）は充分小さく保たれるため、摩擦係合による過度
の熱が発生することはない。また、位置決めフランジ３
６とバックアップリング２６との接続部における曲面７
６．７日は徐々に湾曲していて、バックアップリング２
６に大きな応力集中領域が生じることはない（位置決め
フランジ３６とバックアップリング２６との間が比較的
鋭い角部すなわち移行部で接続されているならば、大き
な応力集中領域が生じるであろう）。

シールスリーブ２８は、耐摩耗性及び耐はみ出し性に優
れているだけでなく、変形圧力を除去したときには応力
が作用していない元の状態に戻り得る弾性をもつ材料で
構成される。ピストン１４の戻りストローク時において
はチャンバ１８内が低圧になり、シールスリーブ２８は
緩んだ（弛緩した）状態になる。一方、チャンバ１８内
の圧力が高圧になると、第２図に示すように、シールス
リーブ２８が後方に押されて、前述のように変形され、
シールが適正に形成される。

第５図は、フランジ３６の内周面７４の変更形状を示す
ものである。第５図に示すコンポーネンツを第４図のコ
ンポーネンツと区別するため、第４図のコンポーネンツ
に対応する第５図のコンポーネンツには、参照番号にｒ
ａＪの添字を付して示しである。

第５図に示すように、フランジ３６ａは円筒状の内周面
７４ａを有しており、該内周面７４ａはシールスリーブ
２８ａの外周面にきつく嵌合（ｓ−ｎｕｇ　ｆｉｔ）さ
れるようになっている。しかしながら、第５図の断面形
状に示すように、内周面７４ａの後部の形状は、第４図
の実施例の形状とは異なっており、内周面７４ａは、後
方にかつ半径方向内方に傾斜した表面部分９２として湾
曲しており、該表面部分９２は、内周面７４ａより僅か
に小さな直径をもち全体として円筒状をなす表面部分９
４に繋がっている。従って、シールスリーブ２８ａの後
方部分５６ａが後方に押されると、その外表面部分８８
ａは傾斜表面部分９２により圧縮されて、円筒状の表面
部分９４の下に圧縮された状態に維持される。円筒状の
表面部分９４は、移行領域９６において湾曲していて、
バックアップリング２６ａの前向き表面部分８６ａに融
合している。

第５図の実施例を試験したところ、シールスリーブ２８
ａの後部が半径方向内方に圧縮されることにより、第４
図の実施例と基本的に同じシール機能が得られることが
判明した。第５図の実施例の１つの欠点といえば、移行
領域９６における曲率が比較的シャープすなわち大きい
ため、第４図の構成における対応する移行部分と比較し
たとき、この移行領域９６において応力集中を招く可能
性があることである。しかしながら、第５図の構成は、
位置決めフランジ３６又は３６ａの半径方向内方に向い
た表面部分を異なる形状にでき、これにより、上記のよ
うな適正な内方への圧縮機能、長さ制限機能及びシール
機能をを達成できることを示すものである。

再び第２図及び第４図を参照し、第２０リング３２及び
フェースシール３４の構造及び機能について説明する。

前にも述べたように、バックアップリング２６の一部及
びシリンダ１６の後部の半径方向内方の部分には環状の
凹部すなわち切欠き部が設けられており、これらは第４
図においてそれぞれ番号１００及び１０２で示されてい
て、フェースシール３４及び第２０リング３２を収容で
きるようになっている。これらの凹部１００及び１０２
の半径方向外方の表面部分（これらの表面部分をそれぞ
れ番号１０４及び１０６で示しである）は、表面３８と
６４との境界部に向かって半径方向外方に傾斜している
。

フェースシール３４は環状の形状を有しており、かつ、
シールスリーブ２８の材料と同じ特性をもつ耐はみ出し
性のある高分子量プラスチックで作られている。

第２０リング３２は、ネオブレンのような弾性のある可
撓性材料で作られている。この第２０リング３２は低圧
シールを構成するものであり、従って、フェースシール
３４のシール作用を生じさせるべく該フェースシール３
４を変形させる圧力以下の圧力で変形することができる
。前述のように、圧力逃がし通路７０が０リング３２の
側面部分に通じていて、圧力逃がしベントを形成してお
り、この構成については、本願と同時に出願された別の
米国特許出願に詳しく説明されている。

ピストン１４の高圧ストローク時に、位置決めフランジ
３６の円筒状外表面６６とシリンダ１６の円筒状内表面
６８との間を移動する流体圧力により、第２０リング３
２がフェースシール３４に押し付けられる。これにより
、これらの両シール部材３２．３４が協働して、表面３
８と６４との境界部が適正にシールされる。

本発明の他の特徴は、バックアップリング２６の前向き
表面部分８０と四部１００の前向き表面部分１０８とが
、はぼ同じ軸線方向位置に配置されていることである。

従って、ピストン１４の高圧吐出ストローク時において
は、位置決めフランジ３６の互いに反対側の内外両表面
７４．６６に作用する流体圧力の釣り合いがとれる傾向
を有するため、位置決めフランジ３６に対し、半径方向
内方及び外方のいずれの方向にも過剰の流体圧力が作用
することはない。

更に第４図を参照すると、バックアップリング２６の前
向き表面部分８０とシールスリーブ２８の後方の表面部
分８６との境界部においては、位置決めフランジ３６の
存在により、これらの隣接表面８０．８６がバックアッ
プリング２６の前方面３８とシリンダ１６の後方面６４
との境界部から隔離されていることが理解されよう。従
って、バックアップリング２６の半径方向内方の前向き
縁部８２に隣接する後方位置においては、シールスリー
ブ２８は、該シールスリーブ２８とピストン１４との間
に適当なシールを形成すべ（最適化されるように機能し
、従って、シールスリーブ２８が、バックアップリング
２６とピストン１４との間のシールを形成する付加的な
機能を果たすようにする必要はない。

第６図及び第７図には、本発明の第２実施例が示されて
いる。この第２実施例に使用されているコンポーネンツ
であって第１実施例のコンポーネンツと同様のコンポー
ネンツについては、第１実施例のコンポーネンツについ
て使用した番号に添字ｒｂＪを付して両者を区別してい
る。この第２実施例は第１図〜第４図に示した第１実施
例と実質的に同じであるが、フェースシール３４ｂ及び
第２０リング３２ｂの位置が変更されていて、これらの
両シール部材３４ａ、３４ｂが、位置決めフランジ３６
ｂの半径方向外表面６６ｂとシリンダ１６ｂの内表面６
８ｂとの間に配置されている点で異なっている。

これに伴い、圧力逃がし通路についても変更されており
、第２実施例の特別な構成によれば、第１０リング３０
ｂ及び第２０リング３２ｂの両方の側面部分に連通ずる
圧力逃がし通路１１０を設ける必要があるに過ぎない。

この第２実施例のシール組立体２０ｂの作動及びそのコ
ンポーネンツの機能については、第１実施例についての
上記説明から容易に理解できるであろう。従って、第２
実施例について、ここではこれ以上の説明は行わない。

第８図には、シールスリーブ２８の変更形態が示されて
いる。第８図のシールスリーブを区別するため、対応す
る参照番号に添字ｒｃＪが付されている。

このシールスリーブ２８ｃは、ピストン１４の表面４８
ｃの周囲に嵌合されている。第１０リング３０及びバッ
クアップリング２６は、第１実施例のものと同じである
。しかしながら、シールスリーブ２８ｃの内表面５４Ｃ
には、軸線方向に互いに間隔を隔てて配置された複数の
環状／＃ｉ　２０が設けられており、これらの環状溝１
２０は、ピストンの外周面４８Ｃに向かって半径方向、
内方に開口している。

好ましい実施例においては、シールスリーブ２８ｃは、
約Ｑ、５４ン（約１２．７ｍｍ）の軸線方向長さと、約
０．７５インチ（約１９．１ｎｕ＋＋）の内径とを有し
ている。

各環状溝１２０の軸線方向の幅寸法（符号ｒｄＪで示し
である）は、約０．０１〜０．０３インチ（約０．２５
〜０、７６ｍｍ）の範囲内、より好ましくは、約０，０
２〜０．０３Ｌ″（約０．５１〜０．７６ｍｍ）の範囲
内にある。また、各環状溝１．２０の深さ寸法（符号ｒ
ｅＪで示しである）は、約０．０１〜０．０２インチ（
約０．２５〜０．５１＋＋ｕ＋＋）の範囲内に定めるこ
とができる。シールスリーブ２８Ｃの半径方向内表面５
４Ｃは、環状の接触令頁域に分割されており、各接触領
域の幅寸法（符号ｒ　ｆ　Ｊ　テ示しである）は、約０
．０２〜０．０５＄ン（約０．５１−１．２７ｍｎ＋）
　、より好ましくは約０．０３〜０．０４インチ（約０
．７６〜１．０１ｍｍ）の範囲内に定めることができる
。

これらの環状溝１２０は、シールスリーブ２８ｃとピス
トンの外周面４８ｃとの境界部に沿って軸線方向後方に
向かい、連続的な圧力降下を生じさせるべく機能する。

大きな圧力が作用している幾分かの流体が、シールスリ
ーブ２８ｃの前方部分とピストンの外周面４８ｃとの間
を通過し始めると、この流体は最前方の環状溝１２０内
に流入するが、そのとき、幾分かの圧力降下が生じる。

この際、シールスリーブ２８ｃの内周部５４ｃとピスト
ン１４の外周面４８ｃとの境界部に沿って幾分かの漏洩
が生じるため、後方に隣接する次の環状ａ１２０に流入
するときには一層の圧力降下が生じる。この蓄えられた
圧力は、シールスリーブ２８ｃを後方に座着させるため
の前述のような駆動力となる。また、これらの環状溝１
２０を設けることにより、接触長さを制限することが可
能になる。

ピストン１４の吸入ストローク時には、シールスリーブ
２８ｃとピストン１４との間で流体が前方に向かって漏
洩するため、環状溝１２０内の圧力は低下するであろう
。

以上本発明の好ましい実施例について説明したが、その
基本的な教示から逸脱することなくして本発明に種々の
変更を施すことができるであろう。

また、以上の説明は、本発明の範囲の制限を意図するも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高圧シリンダーピストンポンプの長手方向中
心線に沿う縦断面図であり、本発明のシール組立体が組
み込まれた高圧シリンダーピストンポンプの一部を示す
ものである。第２図は、第１図と同様な拡大断面図であり、本発明の
第１実施例によるシール組立体のシールスリーブが低圧
力時の緩んだ状態にあるところを示すものである。第３図は、第２図の３−３線に沿う断面図である。第４図は、第２図中に円４で示すシール組立体の一部に
ついての第２図と同様な拡大断面図であり、図示の目的
から、シールスリーブがそのシール位置より前方にある
ところを示すものである。第５図は、第４図と同様な拡大断面図であり、第１実施
例の位置決めフランジの半径方向内周面の変更した構成
及びシールスリーブがそのシール位置より前方にあると
ころを示すものである。第６図は、第２図と同様な拡大断面図であり、本発明の
第２実施例を示すものである。第７図は、第６図の７−７線に沿う断面図である。第８図は、第５図と同様な拡大断面図であり、シールス
リーブの変更形態を示すものである。ｌＯ・・・高圧流体ポンプ、１４・・・プランジャ（ピストン）、１６・・・高圧シリンダ、　２０・・・シール組立体、
２６．２６ｂ・・・バックアップリング、２８．２８ｂ
、２８ｃ・・・シールスリーブ、３０．３０ｂ・・・第
１０リング、３２．３２ｂ・・・第２０リング、３４．３４ｂ・・・フェースシール、３６．３６ｂ・・・位置決めフランジ、７０・・・圧力
逃がし通路、７２・・・分岐通路、１１０・・・圧力逃
がし通路、１２０・・・環状溝。へ・２ＦＩＧ　　７ＦＩＧ、　３ＦＩＧ、　４ＦＩＧ、　６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダが高圧チャンバを形成しておりかつ該高
圧チャンバ内でピストンが高圧吐出ストローク及び低圧
吸入ストロークの往復運動を行うように構成されたシリ
ンダ及びピストン用の高圧シール組立体であって、高圧
前端部と低圧後端部とを有している高圧シール組立体に
おいて、ａ、前記ピストンを受け入れる貫通孔を備えたバックア
ップリングを有しており、前記貫通孔がリング状の内周
面で形成されており、該内周面が前方のリング状表面部
分を備えており、該前方のリング状表面部分が厳格な公
差の嵌合いを有していて、前記ピストンの外周面に対し
て緊密に隣接するようになっており、前記リング状の内
周面が更に、後方のリング状表面部分を備えており、該
リング状表面部分は、前記貫通孔のリング状内周面とピ
ストンの外周面との間で後方に向かって半径方向に拡大
するギャップを形成するように、前記前方のリング状表
面部分から後方に延在しており、前記ギャップは、前記
前方のリング状表面部分により形成されるギャップに対
し拡大された開放後部を備えており、ｂ、前記ピストンの周囲に嵌合されかつ該ピストンに沿
って軸線方向に延在している、耐摩耗性及び耐はみ出し
性のあるシール部材を有しており、該シール部材の後部
は、前記バックアップリングの前記貫通孔の前方に隣接
して配置されておりかつ前記ピストンの外周面に隣接し
て嵌合されており、ｃ、前記シール部材は前記シール組立体内に配置されて
いて、前記高圧チャンバ内の圧力を受けて、シール部材
の後部が前記バックアップリングの方に変形して前記ピ
ストンとシール係合するようになっており、ｄ、前記バックアップリング及び前記シール部材は、或
る時間の経過に伴い、前記前方のリング状表面部分とピ
ストンとの間にはみ出すことができる前記シール部材の
半径方向内方の後部の一部が、後方に向かって半径方向
に拡大する前記ギャップを通ることができるように構成
したことを特徴とする高圧シール組立体。
（２）シール位置決め部材を更に有しており、該シール
位置決め部材が、前記シール部材の少なくとも後部を包
囲していて、前記シール部材の後部を押圧して前記ピス
トンとシール係合させるように構成したことを特徴とす
る請求項１に記載の高圧シール組立体。
（３）前記シール位置決め部材が、流体シール関係をな
して前記バックアップリングに対し固定的に連結されて
いることを特徴とする請求項２に記載の高圧シール組立
体。
（４）前記シール位置決め部材が、前記バックアップリ
ングと一体に作られておりかつ該バックアップリングか
ら前方に延在している環状のフランジ手段を備えている
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧シール組立体。
（５）前記シール位置決め部材が半径方向内方に向いた
周方向の圧力表面部分を備えており、該圧力表面部分は
前記ピストンから間隔を隔てていて、環状のシール領域
を形成しており、該シール領域は前記シール部材の少な
くとも後部を受け入れることができるサイズの幅寸法を
有していて、前記高圧チャンバ内の圧力により前記シー
ル部材の後部が前記環状シール領域内で押圧されてシー
ル係合するように構成したことを特徴とする請求項２に
記載の高圧シール組立体。
（６）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部分
の少なくとも一部が、後方に向かって半径方向内方に傾
斜していることを特徴とする請求項５に記載の高圧シー
ル組立体。
（７）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部分
の周方向の断面が、全体として凹状に湾曲した形状を有
していることを特徴とする請求項６に記載の高圧シール
組立体。
（８）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部分
が、後方に向かって内方にテーパしている前方部分と、
軸線方向に延在していて前記前方部分よりも小さなテー
パで後方に向かって内方にテーパしている後方部分とを
備えていることを特徴とする請求項６に記載の高圧シー
ル組立体。
（９）前記シール部材がシールスリーブ部材を備えてお
り、該シールスリーブ部材の後部の前方の位置において
、前記シール位置決め部材の前方部分と前記シールスリ
ーブ部材との間には、第２シール部材が配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の高圧シール組立体。
（１０）前記第２シール部材が弾性材料で作られていて
、該弾性材料が、前記高圧チャンバ内の比較的低圧用の
低圧シールを形成しかつ前記高圧チャンバ内の圧力が上
昇するときに前記シールスリーブ部材を働かせるように
構成したことを特徴とする請求項９に記載の高圧シール
組立体。
（１１）前記第２シール部材が、前記シールスリーブ部
材の周囲に配置されるＯリング手段を備えていることを
特徴とする請求項１０に記載の高圧シール組立体。
（１２）前記シール位置決め部材が前記ピストンと前記
シリンダとの間に配置されており、前記シール位置決め
部材の半径方向外方の位置において前記シリンダと前記
バックアップリングとの間の境界部のシールを形成する
ための第２シール手段が配置されていることを特徴とす
る請求項２に記載の高圧シール組立体。
（１３）前記第２シール手段が、前記シール位置決め部
材の半径方向外表面と前記シリンダの半径方向内表面と
の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項１
２に記載の高圧シール組立体。
（１４）前記第２シール手段が、前記シリンダの後方に
向いた表面と前記バックアップリングの前方に向いた表
面との間に配置されていることを特徴とする請求項１２
に記載の高圧シール組立体。
（１５）前記シール位置決め部材が、前記バックアップ
リングと流体シール関係をなして該バックアップリング
に固定的に連結されており、前記シール位置決め部材が
半径方向外表面と半径方向内表面とを備えており、これ
らの両表面が前記高圧チャンバ内の高圧に曝されており
、前記バックアップリングが前記シール位置決め部材に
関連して配置されており、前記シール位置決め部材は、
該シール位置決め部材に作用する半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを実質的に釣り合わせることがで
きる寸法を有していることを特徴とする請求項１２に記
載の高圧シール組立体。
（１６）前記シール位置決め部材の前記半径方向外表面
及び半径方向内表面が、互いに軸線方向に近接する軸線
方向の位置に終端していて、前記半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを互いに実質的に釣り合わせるこ
とができるように構成したことを特徴とする請求項１５
に記載の高圧シール組立体。
（１７）前記シール部材が前記ピストンに沿って軸線方
向に延在しているシールスリーブ部材を備えており、該
シールスリーブ部材が、該シールスリーブ部材の半径方
向内表面において軸線方向に間隔を隔てて形成された複
数の環状溝を備えており、前記シールスリーブ部材は、
前記高圧チャンバ内が高圧状態にあるとき、該高圧チャ
ンバ内の流体が前記シールスリーブと前記ピストンとの
間を通って前記環状溝内に流入し、前記環状溝内で連続
的に圧力が降下するように前記ピストンに対して配置さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の高圧シール
組立体。
（１８）前記前方のリング状表面部分の軸線方向の幅寸
法が、約０．０〜１／４インチ（約０〜６．３５ｍｍ）
の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の高圧
シール組立体。
（１９）前記軸線方向の幅寸法が、約０．０〜１／８イ
ンチ（約０〜３．１８ｍｍ）の範囲内にあることを特徴
とする請求項１８に記載の高圧シール組立体。
（２０）前記後方のリング状表面部分が、前記ピストン
の長手方向中心軸線から約２〜３０°の範囲内の角度で
後方に向かって外方に延在していることを特徴とする請
求項１９に記載の高圧シール組立体。
（２１）前記後方のリング状表面部分が、前記ピストン
の長手方向中心軸線から約２〜１０°の範囲内の角度で
後方に向かって外方に延在していることを特徴とする請
求項２１に記載の高圧シール組立体。
（２２）ａ、前記軸線方向の幅寸法が、約０．０〜１／
４インチ（約０〜６．３５ｍｍ）の範囲内にあり、ｂ、前記後方のリング状表面部分が、前記ピストンの長
手方向中心軸線から約２〜３０°の範囲内の角度で後方
に向かって外方に延在していることを特徴とする請求項
１に記載の高圧シール組立体。
（２３）ａ、前記軸線方向の幅寸法が、約０．０〜１／
８インチ（約０〜３．１８ｍｍ）の範囲内にあり、ｂ、前記後方のリング状表面部分が、前記ピストンの長
手方向中心軸線から約２〜１０°の範囲内の角度で後方
に向かって外方に延在していることを特徴とする請求項
２２に記載の高圧シール組立体。
（２４）シリンダが高圧チャンバを形成しておりかつ該
高圧チャンバ内でピストンが高圧吐出ストローク及び低
圧吸入ストロークの往復運動を行うように構成されたシ
リンダ及びピストン用の高圧シール組立体であって、高
圧前端部と低圧後端部とを有している高圧シール組立体
において、ａ、前記ピストンを受け入れる貫通孔を備え
たバックアップリングを有しており、前記貫通孔がリン
グ状の内周面で形成されており、ｂ、前記ピストンの周囲に嵌合されかつ該ピストンに沿
って軸線方向に延在している、耐摩耗性及び耐はみ出し
性のあるシール部材を有しており、該シール部材の後部
は、前記バックアップリングの前記貫通孔の前方に隣接
して配置されておりかつ前記ピストンの外周面に隣接し
て嵌合されており、ｃ、前記シール部材は前記シール組立体内に配置されて
いて、前記高圧チャンバ内の圧力を受けて、シール部材
の後部が前記バックアップリングの方に変形して前記ピ
ストンとシール係合するようになっており、ｄ、前記シール部材の少なくとも後部を包囲しているシ
ール位置決め部材を更に有しており、該シール位置決め
部材が前記シール部材の後部を半径方向内方に押圧して
前記ピストンとシール係合させるように構成したことを
特徴とする高圧シール組立体。
（２５）前記シール位置決め部材が、流体シール関係を
なして前記バックアップリングに対し固定的に連結され
ていることを特徴とする請求項２４に記載の高圧シール
組立体。
（２６）前記シール位置決め部材が、前記バックアップ
リングと一体に作られておりかつ該バックアップリング
から前方に延在している環状のフランジ手段を備えてい
ることを特徴とする請求項２５に記載の高圧シール組立
体。
（２７）前記シール位置決め部材が半径方向内方に向い
た周方向の圧力表面部分を備えており、該圧力表面部分
は前記ピストンから間隔を隔てていて環状のシール領域
を形成しており、該シール領域は前記シール部材の少な
くとも後部を受け入れることができるサイズの幅寸法を
有していて、前記高圧チャンバ内の圧力により前記シー
ル部材の後部が前記環状シール領域内で押圧されてシー
ル係合するように構成したことを特徴とする請求項２４
に記載の高圧シール組立体。
（２８）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部
分の少なくとも一部が、後方に向かって半径方向内方に
傾斜していることを特徴とする請求項２７に記載の高圧
シール組立体。
（２９）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部
分の周方向の断面が、全体として凹状に湾曲した形状を
有していることを特徴とする請求項２８に記載の高圧シ
ール組立体。
（３０）前記半径方向内方に向いた周方向の圧力表面部
分が、後方に向かって内方にテーパしている前方部分と
、軸線方向に延在していて前記前方部分よりも小さなテ
ーパで後方に向かって内方にテーパしている後方部分と
を備えていることを特徴とする請求項２８に記載の高圧
シール組立体。
（３１）前記シール部材がシールスリーブ部材を備えて
おり、該シールスリーブ部材の後部の前方の位置におい
て、前記シール位置決め部材の前方部分と前記シールス
リーブ部材との間には、第２シール部材が配置されてい
ることを特徴とする請求項２４に記載の高圧シール組立
体。
（３２）前記第２シール部材が弾性材料で作られていて
、該弾性材料が、前記高圧チャンバ内の比較的低圧用の
低圧シールを形成しかつ前記高圧チャンバ内の圧力が上
昇するとき前記シールスリーブ部材を機能させるように
構成したことを特徴とする請求項３１に記載の高圧シー
ル組立体。
（３３）前記第２シール部材が、前記シールスリーブ部
材の周囲に配置されるＯリング手段を備えていることを
特徴とする請求項３２に記載の高圧シール組立体。
（３４）前記シール位置決め部材が前記ピストンと前記
シリンダとの間に配置されており、前記シール位置決め
部材の半径方向外方の位置において前記シリンダと前記
バックアップリングとの間の境界部のシールを形成する
ための第２シール手段が配置されていることを特徴とす
る請求項２４に記載の高圧シール組立体。
（３５）前記第２シール手段が、前記シール位置決め部
材の半径方向外表面と前記シリンダの半径方向内表面と
の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項１
３に記載の高圧シール組立体。
（３６）前記第２シール手段が、前記シリンダの後、方
に向いた表面と前記バックアップリングの前方に向いた
表面との間に配置されていることを特徴とする請求項３
４に記載の高圧シール組立体。
（３７）前記シール位置決め部材が、前記バックアップ
リングと流体シール関係をなして該バックアップリング
に固定的に連結されており、前記シール位置決め部材が
半径方向外表面と半径方向内表面とを備えており、これ
らの両表面が前記高圧チャンバ内の高圧に曝されており
、前記バックアップリングが前記シール位置決め部材に
関連して配置されており、前記シール位置決め部材は、
該シール位置決め部材に作用する半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを実質的に釣り合わせることがで
きる寸法を有していることを特徴とする請求項３４に記
載の高圧シール組立体。
（３８）前記シール位置決め部材の前記半径方向外表面
及び半径方向内表面が、互いに軸線方向に近接する軸線
方向の位置に終端していて、前記半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを互いに実質的に釣り合わせるこ
とができるように構成したことを特徴とする請求項３７
に記載の高圧シール組立体。
（３９）前記シール部材が前記ピストンに沿って軸線方
向に延在しているシールスリーブ部材を備えており、該
シールスリーブ部材が、該シールスリーブ部材の半径方
向内表面において軸線方向に間隔を隔てて形成された複
数の環状溝を備えており、前記シールスリーブ部材は、
前記高圧チャンバ内が高圧状態にあるとき、該高圧チャ
ンバ内の流体が前記シールスリーブと前記ピストンとの
間を通って前記環状溝内に流入し、前記環状溝内で連続
的に圧力が降下するように前記ピストンに対して配置さ
れていることを特徴とする請求項２４に記載の高圧シー
ル組立体。
（４０）シリンダが高圧チャンバを形成しておりかつ該
高圧チャンバ内でピストンが高圧吐出ストローク及び低
圧吸入ストロークの往復連動を行うように構成されたシ
リンダ及びピストン用の高圧シール組立体であって、高
圧前端部と低圧後端部とを有している高圧シール組立体
において、ａ、前記ピストンを受け入れる貫通孔を備え
たバックアップリングを有しており、前記貫通孔がリン
グ状の内周面で形成されており、ｂ、前記ピストンの周囲に嵌合されたシール部材であっ
て、前記バックアップリングの前記貫通孔の前方に隣接
して配置された後部を備えているシール部材と、ｃ、前記シール部材の少なくとも後部を包囲しているシ
ール位置決め部材を更に有しており、該シール位置決め
部材が、前記ピストンと前記シリンダとの間に配置され
ていて、前記バックアップリングに対して流体シール関
係をなして該バックアップリングに固定的に連結されて
おりかつ該バックアップリングから前方に延在しており
、ｄ、前記シール位置決め部材の半径方向外方の位置に配
置されていて、前記シリンダと前記バックアップリング
との境界部のシールを形成する第２シール部材を更に有
していることを特徴とする高圧シール組立体。
（４１）前記シール位置決め部材が、前記バックアップ
リングと一体に作られておりかつ該バックアップリング
から前方に延在している環状のフランジ手段を備えてい
ることを特徴とする請求項４０に記載の高圧シール組立
体。
（４２）前記シール位置決め部材が半径方向内方に向い
た周方向の圧力表面部分を備えており、該圧力表面部分
は前記ピストンから間隔を隔てていて環状のシール領域
を形成しており、該シール領域は前記シール部材の少な
くとも後部を受け入れることができるサイズの幅寸法を
有していて、前記高圧チャンバ内の圧力により前記シー
ル部材の後部が前記環状シール領域内で押圧されてシー
ル係合するように構成したことを特徴とする請求項４０
に記載の高圧シール組立体。
（４３）前記第２シール手段が、前記シール位置決め部
材の半径方向外表面と前記シリンダの半径方向内表面と
の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項４
０に記載の高圧シール組立体。
（４４）前記第２シール手段が、前記シリンダの後方に
向いた表面と前記バックアップリングの前方に向いた表
面との間に配置されていることを特徴とする請求項４０
に記載の高圧シール組立体。
（４５）前記シール位置決め部材が、前記バックアップ
リングと流体シール関係をなして該バックアップリング
に固定的に連結されており、前記シール位置決め部材が
半径方向外表面と半径方向内表面とを備えており、これ
らの両表面が前記高圧チャンバ内の高圧に曝されており
、前記バックアップリングが前記シール位置決め部材に
関連して配置されており、前記シール位置決め部材は、
該シール位置決め部材に作用する半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを実質的に釣り合わせることがで
きる寸法を有していることを特徴とする請求項４０に記
載の高圧シール組立体。
（４６）前記シール位置決め部材の前記半径方向外表面
及び半径方向内表面が、互いに軸線方向に近接する軸線
方向の位置に終端していて、前記半径方向内方の圧力と
半径方向外方の圧力とを互いに実質的に釣り合わせるこ
とができるように構成したことを特徴とする請求項４５
に記載の高圧シール組立体。