JPH03199779A - 高圧シール用バックアップリング - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、高圧シール用バックアップリングに係り、特
にウォータジェットポンプ、冷間静水圧成形機（ＣＩ　
Ｐ）等の超高圧発生機に用いられる高圧流体のシール寿
命を向上させるに好適な高圧シール用バックアップリン
グに間する。

［従来の技術］ 従来、高圧流体のシールとしては、例えば特願平１−４
６９９１が知られており、第１図および第２図に示すよ
うにシリンダ１の内周とプランジャ２の外周との間に設
けた空間内に、高圧側から低圧側へ順に、断面形状がほ
ぼ楔形の弾性リング３、この弾性リング３の低圧側の両
楔面を挟持する２個の弾性シールリング４，５およびこ
の弾性シールリングの片方５に背設するバックアップリ
ング６からなる外接シールリングと、バックアップリン
グ６に背設する円筒リング７、円筒リング７に背設し、
かつ前記外接シールリングに緊迫力を与えるための調整
リング８とを備え、この調整リング８を調整することに
より、前記外接シールリングをシリンダｌ内周とプラン
ジャ２外周とに圧接して高圧流体をシールする構造とな
っている。

上記の高圧シールには、弾性シールリング４゜５より高
強度のバックアップリング６が使用されており、このバ
ックアップリング６は高圧発生時に弾性シールリング５
が低圧側へはみ出すことを防止している。そして従来の
代表的なバックアップリング材料としては、ポリアセタ
ールやナイロンが用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来から用いられているバックアップリン
グ材料では、プランジャ２がシリンダｌに対して偏心し
ている場合、プランジャ２の往復動によるバックアップ
リング６の摩擦発熱が部分的に大きくなり、第３図に示
すようにバックアップリング６に局部的に熱変形を生じ
る。このため変形した部分９では弾性シールリング５の
低圧側へのはみ出しが起こりやすくなり、外接シールリ
ングの耐用寿命を低下させるという問題点がある。

本発明は上記従来の問題点に着目し、熱変形温度が高く
、シール寿命を向上させることができる高圧シール用バ
ックアップリングを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明に係る高圧シール用バ
ックアップリングは、マトリックス中に微粒子状炭化焼
成物を分散させる構成とし、このような構成において微
粒子状炭化焼成物が、フェノール系樹脂の粒状物を熱処
理して得られる生成物からなるもの、まｋはメラミン系
樹脂の粒状物を熱処理して得られる生成物からなるもの
とした。

［作用］ 上記構成によって、高圧シール用バックアップリングの
マトリックス中に分散させる微粒子状炭化焼成物には、
熱変形温度の向上作用と摩擦係数の低減作用とがあると
考えられる。すなわち熱変形温度の向上作用により、バ
ックアップリングの局部的な熱変形が抑制されるので、
高圧発生時の弾性シールリングの低圧側へのはみ出しを
防止することができる。また摩擦係数の低減作用により
、プランジャ往復動時の摩擦発熱が小さくなり、バック
アップリングの局部的な熱変形を抑制することができる
。このような作用によってバックアップリングは常に弾
性シールリングを正常に支持し、シール寿命を向上させ
ることができる。

［実施例］ 以下に本発明に係る高圧シール用バックアップリングの
実施例について、詳細に説明する。

第１実施例では、マトリックスとして用いたポリアセタ
ール中に、２０００℃で熱処理されたフェノール系樹脂
の微粒子状炭化焼成物（商品名ベルバール　Ｃ−２００
０）を３０体積％充填した材料からバックアップリング
を製作した。このバックアップリングを組み込んだ高圧
シールについて、下記条件で耐久試験を実施し、シール
寿命を求めた結果、従来のバックアップリング材（ポリ
アセタール、無充填）使用の場合に比へ、シール寿命は
約　１．５倍となった。これには主として微粒子状炭化
焼成物の充填による熱変形温度の向上作用が寄与してい
ると考えられる。

試験条件 ストローク　　　；１２６ｍｍ すべり速度　　　；０．１３ｍ／ｓ 噴射水圧　　　　；　２５００ｋｇ／ｃｍ２プランジャ
偏心量；約３０μｍ プランジャ材質　；バナジウムカーバイドＴＤ処理材 第２実施例では、マトリックスとして用いたＰＥＥＫ　
（ポリエーテルエーテルケトン、耐熱性エンジニアリン
グプラスチックの一種）中に充填するフェノール系樹脂
の微粒子状炭化焼成物（ベルバール　Ｃ−２０００）の
充填量を、５，３０゜７０体積％と変化させた材料を用
いてバックアップリングを製作し、第１実施例と同じ条
件で耐久試験を実施して、シール寿命を求めた。

ベルバール　Ｃ−２０００の充填量が５体積％ではシー
ル寿命の延長が認められず、３０体積％では従来のバッ
クアップリング材（ポリアセタール、無充填）を使用し
た場合に比へ、シール寿命は約３倍となった。しかし充
填量を７０体積％とした場合はバックアップリングが破
壊し、早期に昇圧不能になってしまった。

充填量が３０体積％のときには、微粒子状炭化焼成物の
充填により摩擦係数が大きく低下し、これによりプラン
ジャの往復動による摩擦発熱も小さくなり、マトリック
ス材にＰＥＥＫを使用した耐熱性向上効果も加わって、
シール寿命が約３倍に延長されたものと考えられる。

また充填量が５体積％のときにシール寿命の延長が認め
られなかったのは、微粒子状炭化焼成物の充填による摩
擦係数の低減作用が起こらず、従来のバックアップリン
グ材（ポリアセタール、無充填）のときよりもプランジ
ャの往復動による摩擦発熱がかなり大きくなり、マトリ
ックス材にＰＥＥＫを使用した耐熱性向上効果が打ち消
され、バックアップリングに局部的な熱変形を生じたた
めである。７０体積％のときにバックアップリングが破
壊したのは、微粒子状炭化焼成物を高充填したことによ
り、バックアップリング材自体が脆くなり、これにプラ
ンジャの往復動によって生じる加圧流体の圧力振幅が作
用したためであると考えられる。

第３実施例では、ＰＥＥＫ中に６００℃で熱処理された
フェノール系樹脂の微粒子状炭化焼成物（ベルパール　
Ｃ−６００）を３０体積％充填した材料からバックアッ
プリングを製作し、第１実施例と同一条件で耐久試験を
実施した。その結果、従来のバックアップリング材（ポ
リアセタール、無充填）を使用した場合に比べ、シール
寿命は約２．５倍となった。

第４実施例では、ＰＥＥＫ中にユニペックスＧＰＣ−Ｈ
を３０体積％充填した材料からバックアップリングを製
作し、第１実施例と同一条件で耐久試験を実施した。そ
の結果、従来のバックアップリング材（ポリアセタール
、無充填）を使用した場合に比へ、シール寿命は約　３
倍となった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明による高圧シール用バックア
ップリングは、マトリックス中に微粒子状炭化焼成物を
分散させたことを特徴としており、このためバックアッ
プリングの熱変形が抑制され、高圧流体のシール寿命を
飛躍的に向上させることができる。

プランジャの偏心がある場合、上記の効果は特に大きい
が、プランジャの偏心がほとんどない場合でも、弾性シ
ールリング材料やプランジャの改良により高圧流体のシ
ール寿命が延長された場合、やはりバックアップリング
の熱変形が原因で高圧流体のシール性能が失われ、シー
ル交換に至っていることがあるので、このような場合に
おいて更にシール寿命延長を図る上で効果があると考え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超高圧発生機に組み込んだ高圧シールの概略構
造を示す部分断面図、第２図は第１図のＰ部詳細図、第
３図は部分的な熱変形を起こしたバックアップリングの
斜視図である。 １・・・・・・シリンダ ２・・・・・・プランジャ ４．５・・・・・・弾性シールリング ６・・・・・・バックアップリング ８・・・・・・調整リング 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マトリックス中に微粒子状炭化焼成物を分散させ
   たことを特徴とする高圧シール用バックアップリング。
2. （２）微粒子状炭化焼成物が、フェノール系樹脂の粒状
   物を熱処理して得られる生成物からなることを特徴とす
   る請求項（１）記載の高圧シール用バックアップリング
   。
3. （３）微粒子状炭化焼成物が、メラミン系樹脂の粒状物
   を熱処理して得られる生成物からなることを特徴とする
   請求項（１）記載の高圧シール用バックアップリング。