JPH0552436U - 低差圧流体用シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 極低温使用時シールリングの合い口間隙が周
方向に大となって、シール性能が低下することに着目
し、これを解決すること。 【構成】 対のＰＴＦＥのリング８の合い口をずらして
配し、バックシールリング９の合い口も揃ないようにす
る。補助リング３を、リング８の側面にエキスパンダリ
ング４、４′を用いて密接させ、リング８の浮き上りを
防止し、リング８のリング溝６の側面への接触を確保す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ピストンやディスプレーサに用いられる低差圧流体用のシール装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

往復動するピストンやディスプレーサに組込まれ、該ピストンやディスプレー サとシリンダ内周面との間のシールをなす装置としては、無潤滑タイプにして低 差圧流体の場合、ポリテトラフルオロエチレン製のステップカットタイプの合口 形状を有するシールリングと該リングの内周面に接し、外周方向へ張り出させる 、板エキスパンダーリングが用いられている。

【０００３】 この例を図４と図５を用いて説明する。図４に示す例は、冷凍機の一例である が、ピストン１ａによって圧縮された作動ガスは、パイプ２ａを介して、冷却シ リンダ３ａ内に入り、ディスプレーサ４ａ内の蓄冷器５ａを通って冷却シリンダ ３ａ内の一方の室６ａへと抜ける。この際、ディスプレーサ４ａを下降させると 、作動ガスはポート７ａより噴出して、断熱膨張して低温となる。即ち、室６ａ が低温空間となり、コールドヘッドを用いてこの低温を取り出す。このような働 きをする冷凍機に用いられる作動ガスが蓄冷器５ａを通らずに冷却空間６ａに圧 縮部８ａから流出しないようにシールリング９ａを用いる。

【０００４】 シールリング９ａは、ディスプレーサ４ａの外周面に設けた溝内に配され、そ の合い口部形状をステップカットタイプとさせている。又、作動ガスへの潤滑オ イルの混入による性能劣化を防ぐため、冷却シリンダー３ａ内は無潤滑となって おり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥという）等の樹脂でシールリング ９ａを形成している。

【０００５】 又、該シールリングの内周面に接し、シールリングをシリンダ内周面方向に張 り出させる板エキスパンダリング１０ａをシールリング９ａに組合せる。

【０００６】 別の例として、シールリング９ａの内周面に斜面部を作り、該斜面部にコイル スプリングを配置させることも、実開昭５５−９４４４０号公報に教示される如 く、可能である。

【０００７】 実開平２−４６９号公報に開示される例は、ダブルアングルカット或いは両面 段付タイプの合い口形状を有するＰＴＦＥ製のリンク本体の内周側に斜面部を設 け、この斜面部にエキスパンダリングを配する。このエキスパンダリングがリン グ本体をシリンダ内周面方向とリング溝側面方向に圧接し、シール効果を高める 働きをする。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

前述した如き従来例は、シール性を向上させるための手段として開発されたも ので、比較的常温に近い温度でのシール性能、並びに低温域でも初期性能として のシール性能は確認されている。

【０００９】 しかしながら、たとえば、圧力０．２−０．３５kg／cm² 、雰囲気温度−１０ ０±１０℃、回転数１５０rpm 、使用ガスN₂の条件で使用すると、初期性能とし て０．５リットル／min のガス漏れが、１万時間の使用時には４．０リットル／ min のガス漏れを示す。さらに、雰囲気温度−１８０±１０℃に下げて長時間使 用すると、４．０リットル／min 以上のガス漏れが生じ、冷却効果が著しく低下 する。

【００１０】 このように公知例は、極低温で長時間使用に不向きとなっている。 それ故に、本考案は、前述した如き公知例の不具合を解消させることを解決す べき課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 本考案は、前述した課題を解決するために、極低温使用時、合い口間隙寸法が 周方向に大となり、ガス漏れが多くなることに着目し、合い口間隙寸法が大とな ってもガス漏れが初期性能と同じくらいとなる手段を採用する。

【００１２】 より具体的には、本考案は、ストレートカットの合い口形状を有し且つ軸方向 に重ねた合成樹脂製の対のリング、該リングの内周側に位置する合成樹脂製のバ ックシールリング、および該バックシールリングの内周側に位置するバネリング とを含むメインリングと； 前記メインリングの一側面に接し且つ反対側の側面に斜面部を有する合成樹脂 製の補助リングと、および 該斜面部に着座するエキスパンダリングとを有し、 前記対のリングと前記バックシールリングの合い口が互いにずれるよう配され 、前記メインリングと前記補助リングの外周面がシリンダ内周面に接し、さらに 、前記エキスパンダリングが前記補助リングを半径方向外方および前記メインリ ング方向に附勢する低差圧流体用シール装置を提供する。 好ましくは、合成樹脂がポリテトラフルオロエチレンにして、エキスパンダリ ングの断面が円形又は矩形にして、又、補助リングの外周面がシリンダ内周面に 接し、又該外周面に凹部が形成される。

【００１３】

【作用】

このような構成により極低温雰囲気運転により合い口隙間が増加しても各リン グのお互いの合い口隙間は揃わないため、合い口部からのガス洩れを防止できる と共に、しかも運転中メインリングの溝内での浮き上がりがなく、リング背面側 からのガスもれも無いため安定したシール性能が得られる。

【００１４】

【実施例】

図１に示す低差圧流体用シール装置１の例は、基本的には、メインリング２、 補助リング３、およびエキスパンダリング４とからなる。該装置１は、ディスプ レーサ或いはピストン５のリング溝６内に納められ、メインリング２の外周面が シリンダ内周面７に摺接する。

【００１５】 メインリング２は、ストレートカット合い口を有するポリテトラフルオロエチ レン（ＰＴＦＥ）製の対のリング８を軸方向に重ね、その内周側にＰＴＦＥ製の バックシールリング９と金属製のバネリング１０を配した構成とする。 対のリングの合い口は好ましくは、１８０度ずらした関係とし、バックシール リング９とバネリング１０との合い口も対のリング８と合い口間に位置するよう にし、使用中、各合い口が揃うことのないようにする。勿論、必要なら回り止め をなし、各合い口関係が互いに９０度ずつずれるようにしてもよい。

【００１６】 補助リング３は、対のリング８と、バックシールリング９と、バネリング１０ の各側面と接する側面と、内周側に設けた斜面部１１とを有し、合い口はストレ ートカット、段付、ダブルアングル、その他の形状のものでよい。補助リング３ の外周面は、シリンダ内周面７に接する。

【００１７】 補助リング３の斜面部１１に、金属製のエキスパンダリング４を配す。エキス パンダリング４は、リング溝６の側面に接し、補助リング３を軸線方向下向きに 押す。このため、対のリング８は、リング溝６内での浮き上りが防止され、ガス がリング溝６を迂回しない。

【００１８】 図２に示す例は、図１の例とエキスパンダリング４、４′の断面形状を異にす る。図１の例は、断面円形のバネ線を、図２の例は、断面矩形のバネ線をエキス パンダリング４、４′として用いる以外、図２の例は図１の例と同じなので説明 は省略する。

【００１９】 図３に示す例は、補助リング３′の外周面に凹部を形成した以外、図１の例と 同じなので説明を省略する。 補助リング３、３′の使用目的は、メインリング２の浮き上りを防止させるこ とにあるが、補助リング３、３′の外周面をエキスパンダリング４、４′により シリンダ内周面７に圧接させる構成とするが、その時発生する摺動抵抗を緩和さ せる。

【００２０】

【効果】

従来の技術の項で記した条件であって、雰囲気温度を、−１００℃±１０℃と −１８０℃±１０℃の２条件で、１万時間の長時間運転をしたが、本考案による シール装置は、０．５リットル／min 以下のガス漏れを示したに過ぎなかった。 明らかに、シール性能の向上が本考案で可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一例の断面図である。

【図２】本考案の別の例の断面図である。

【図３】本考案の一例のシール装置が適用可能な例を示
す図である。

【図４】従来例の断面図である。

【図５】従来例のメインシール断面図である。

【符号の説明】

２ メインシール ３、３′ 補助リング ４、４′ エキスパンダリング ５ ピストン ６ リング溝 ７ シリンダ内周面 ８ リング ９ バックシールリング １０ 段部 １１ 斜面部

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストレートカットの合い口形状を有し且
   つ軸方向に重ねた合成樹脂製の対のリング、該リングの
   内周側に位置する合成樹脂製のバックシールリング、お
   よび該バックシールリングの内周側に位置するバネリン
   グとを含むメインリングと；前記メインリングの一側面
   に接し且つ反対側の側面に斜面部を有する合成樹脂製の
   補助リングと、および該斜面部に着座するエキスパンダ
   リングとを有し、 前記対のリングと前記バックシールリングの合い口が互
   いにずれるよう配され、前記メインリングと前記補助リ
   ングの外周面がシリンダ内周面に接し、さらに、前記エ
   キスパンダリングが前記補助リングを半径方向外方およ
   び前記メインリング方向に附勢する低差圧流体用シール
   装置。
2. 【請求項２】 前記対のリング、前記バックシールリン
   グと前記補助リングとがポリテトラフルオロエチレン製
   にし、前記エキスパンダリングが断面円形又は矩形の金
   属製リングからなる請求項１の低差圧流体用シール装
   置。
3. 【請求項３】 前記エキスパンダリングがピストンのリ
   ング溝の側面に接する請求項２の低差圧流体用シール装
   置。
4. 【請求項４】 前記補助リングの外周面に環状の凹部を
   設けている請求項３の低差圧流体用シール装置。