JPS62500534A - 相対運動する二要素間の高圧密封装置 - 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】 狙対運仇エノニ要素間の高圧封止装置 本発明は、相対運動する二要素間の、特には、導入される流体を高圧下で圧縮す るため室中を長手方向に往復運動するプランジャを含むポンプまたは圧力増加器 に適する、高圧封止Ｗ　１．に関する。

ポンプまたは圧力増加器用の封止装置は、たとえばフランス特許第２１８２５１ ９号により公知であるが、この封止’Ａ　’７１は、プランジャの表面と、ポン プの円筒状の胴部の中に形成される室のスリーブとの間に配設される。

本装置はスリーブに装着されているが、外部の封止流体供給回路と連ｊｍシてい るセグメントを含んでいる。リングがセグメントの半径方向の壁を押圧しており 、このリングの第二の側面は凸状の形をなしている。この面はシェブロン（ｃ　 ｌ＋　ｃ　ｖ　ｒ　ｏ　ｎ　）封止リングと相互に作用する。最後のリングは外 側リングと接触するが、外側リングの隣接面はシェブロンリングと対になり、外 側リングの他方の面は、プランジャの案内ブツシュの半径方向の壁と接触してい る支持リングに相対している。リングとセグメントから成る組立体は、円筒状の 胴部にねじで締められるナツトにより、締め付けられる。封止流体はセグメント を介して、圧縮サイクルの間ポンプ室に行き渡っている圧力に対応する圧力で導 入され、封止リングとピストン及びスリーブの表面との間を通って低圧の端へ向 がう。

漏出流体は大気圧の環状のスペースで回復される。

封止流体の漏出は、摩耗の結果たびたび再調整されねばならないリングの締め付 けにより決定される。

またフランス特許第２１５５５３１号によっても、シリンダの内側の表面とピス トンとの間に、封止流体で満たされたスペースによって隔てられた二つの封止リ ングを含む、空気ばね用の封止装置が公知である。二つのリングは相互に向かい 合った側面に外側及び内側のリップを有している。大気側では第一のリングが固 定の端部品を押圧している。高圧側では第二のリングが可動の端リングの半径方 向の面を押圧しているが、端リングの他方の面はシリンダ中に含まれるガスの高 い圧力を受けている。端リングと封止リングとの横断面の相違の結果、ガスの圧 力よりも大きい圧力が、リングのりノブをシリンダとピストンの壁に押し当てる 封止流体に加えられる。

この封止袋πの主な機能は、空気ばねを永続的に膨張させる圧縮ガスの漏出を防 ぐことである。

フランス特許第２２２５０４３号は、環状の室の中を封止的に移動可能な浮動ピ ストンから成る封止ｇ　Ｗを有する、高圧用往復ポンプを示している。ピストン の一方の面は、圧縮行程の間にスリーブとポンプピストンの壁との間を逃れる高 圧流体の下に置かれており、その後、浮動ビス（・ンは押し戻されて、その他方 の面によって、吸込行程の間に低圧側に位置する室に導入される封止流体を圧縮 する。封止流体はスリーブとピストンとの間を低圧側へ押しやられ、復元されて 供給回路に戻される。

このようにして得られる封止は満足すべきものだが、実質的な流体漏出という犠 牲を払っている。更に、高圧の液体との間の封止を確実ならしめる装置はかなり の摩耗を被り、効率の低減を避けようとすればたびたびの交換が必要となる。

本発明は上記の装置と同様な装置に関するが、封止流体のごくわずかな漏出があ るのみであり、高められた効率とより長い寿命を持つ遊び補正封止リングを含ん でいる封止装置を提供しようとするものである。

本発明による装置は、前記の封止組立体の少なくとも一つが、少なくとも二つの リング、すなわち、外側の円筒状の表面と内側の円錐状の表面を有する外側リン グと内側の円筒状の表面と外側の円錐状の表面を存する内側リングとから形成さ れており、二つのリングは同心で、それらの円錐状の表面に沿って少なくとも部 分的にかみ合わされている点で注目すべきである。

以下に例として与えられる説明と図面によって、本発明がいかに実施され得るか を理解することが可能となるであろう。

第１図は、本発明による封止装置の第一の実施例を含む高圧ポンプの概略断面図 を示す。

第２図は、第１図の封止装置のより大きな縮尺での断面図である。

第３図は、封止’ｌ１Ｔ１の第二の実施例を含む高圧ポンプの概略断面図である 。

第４図は第３図の封止装置のより大きな縮尺での断面図である。

第５図乃至第８図は本発明による封止装置の別の実施第１図は、本発明の実施例 による封止装置を含む衛圧ポンプまたは圧力増加器を概略断面図で示している。

以下の記述において、「ポンプ」という一般用語は、高圧ポンプ、圧力増加器及 び、ピストンまたはプランジャの移動によって高圧を発生せしめることの可能な 他の装置をさす。

ポンプは、以下のものを含む円筒状の組立体から成る：出力部材２が往復運動を プランジャに伝える駆動装置に、一端で装着されている円筒状のケーシング１； 一連結帯６によってケーシングの他端に位置する対応する連結帯７に締付けられ ている本体４゜この本体には軸方向に穿孔が通っており、中をプランジャ３が移 動する比較的厚さの薄いスリーブ８を収めている。流路９及び１０が穿孔と本体 の半径方向の面１１とを、それぞれ、外側の表面に備えられているオリフィスに 連結している； 一本体の端に固定されていて、その軸上に圧力室を形成する穿孔Ｘ２を有してい るカバー５；−穿孔を延長し、内径が穿孔及びスリーブ８の内径に等しいブツシ ュ１３゜ブツシュの一端はカバーの端面を越えて突き出しており、スリーブ８の 延長に配置された本体の穿孔内に収められている； 一ブツシュと同心で、カバー〇′肉厚部分に設けられた流路１６を介して供給室 １５と連通している封止室１４゜圧力室１２の底部はリリーフ流路１７及び圧力 流体吸込ダクト１８と連通している。

カバー５は公知の仕方でポルト１９によって本体に固定されている。

本発明による封止装置は、封止室１４と、封止流体吸込流路１６のオリフィスの 両側に配設されている二つの封止組立体２０．２１から成る。

第２図に図示されている実施例によれば、少なくとも一つの封止組立体、たとえ ば組立体２１は、二つのリング、すなわち、円筒状の外側の表面が直接的または 間接的に室１４の外側の壁と封止的に相互に作用可能な外側リング２２と、円筒 状の内側の表面が直接的または間接的に、この例ではブツシュ１３の外側の表面 によって形成されている室１４の内側の壁と、封止的に相互に作用可能な内側リ ング２３とから成っている。

「外側及び内側」という用語は圧力室の軸に関しての相対的な位置を示すのに用 いられている。「外側」という用語は軸から最も離れた位置を指し、「内側」と いう用語は軸に最も近い位置を指す。

二つのリングは同心であるが、二つの相互に作用する円錐状の表面２４１．２４ ２に沿って少なくとも部分的に連結されている。好ましくは、内側リング２３は 、長辺がブツシュ１３の外側の表面に向けられている直角三角形の形の横断面を 有し、外側リング２２は、高さが封止室１４の内側の壁に向けられている直角台 形の形の横断面を有し、台形の大きい底辺は封止室の高さにほぼ等しくなってい る。

外側リング２２は周囲に、弾性の０リング２６が嵌着される溝２５を有している 。

組立体２１は、ポンプ本体中の穿孔へのプランジャの入口に対応する低圧側の封 止を確実ならしめ、他方、組立体２０は、圧力室１２に対応する高圧側の封止を 確実ならしめている。

特に、圧力室１２で発生せしめられる圧力に対応する圧力で流体が封止室へ送ら れるように設計された、組立体２０の単純化された実施例によれば、この組立体 は、押出し防止リング２７により封止室の端から隔てられた、長方形の横断面を 有するプラスチックリングから成る。

第１図、特には第２図の大きい縮尺の詳細図に図示された例においては、封止室 １４は、軸方向に伸縮可能で且つその端が上側のリング２２．２２’の大きい底 面を押圧している部材２８によって、少なくとも部分的に占められている。

室１４は、作動中、圧力室１２に行き渡っている圧力と同じ圧力を供給する外部 のポンプと連通している。

ブツシュ１３は変形可能な材料、たとえば青銅でつくられており、封止室１４に 開口しているオリフィス３０を備えた溝２９を、中央部の内側の面に有している 。ブツシュ１３はまた、高圧回路１２への封止流体の漏出を妨げる分超リング３ ２を受容すべく意図されているａ３１を、高圧（！Ｉに有している。反対側には 、ブツシュ１３とプランジャ３間の接触表面を限定するように幅が設定された拡 張溝３３がある。

作動中、圧力室１２で発生せしめられた圧力が外部のポンプによってブツシュ１ ３に伝えられ、この結果、ブツシュとプランジャの間の初期の直径の遊びを補正 し、この領域での封止を確実ならしめる。更に、封止流体の圧力が組立体２０及 び２１、特には外側リング２２及び２２′の大きい底面に加えられるが、外側リ ングはピストンのように働いて、円錐状の表面によって内側リング２３．２３’ をブツシュ１３上へ密接せしめ、かくして封止を確実ならしめる。薄い内側リン グは、たとえば鋼でつくられるより厚い外側リングの働きのもとて変形可能なよ うに、青銅のような変形可能な材料から、普通機械加工される。

圧力流体の圧力室１２への吸込みの位相におけるプランジャのもどり行程の間、 外側リングはもはや圧力を受けずに初期の寸法へ復元せしめられ、同時に、封止 室１４の外側の壁とそれに面したリングの表面との間に相対的に大きな遊びを残 すが、その時Ｏリング２６が低圧側の封止を確実ならしめる。０リング２Ｇを室 の壁に保つために、外側リング２２の移動は、相対的に低い値の圧力を￥ａ続的 にリング２２に加え、同時に他方の封止組立体２０を押圧している伸縮可能部材 ２８によって、制限される。伸縮可能部材は、たとえば、封止流体を通過させる ことができるように半径方向及び軸方向に流路を明けたカラー、または、ばねに より保持されたリングまたはその他の伸縮可能な要素で作られた組立体から成る 。

発生せしめられた高圧のもとで、封止装置は、本体とカバーの相互に作用する面 の間、スリーブとプランジャの間及びスリーブと本体の間に流体の漏出を生じ得 る。

漏出流体は、流路９及び１０を介して封止流体供給回路と連通せしめられている 溝３４及び３５において回収される。

第３図に概略的に示されている本発明の別の実施例によれば、封止室には外部ポ ンプによって封止流体が供給されない。、この発明の特徴によれば、ピストンと して機能し、圧力室１２で発生せしめられてプランジャ３と封止室１４の底の間 の圧力液体の通過の結果伝えられる圧力を、高圧側に向いた面が各圧縮行程の間 支える封止組立体の一つによって、圧力は室中の流体に伝えられる。

第３図以下の図面では、上に述べた要素と同様な要素には同じ参照番号がつけら れている。

第３図及び第４図の例によれば、封止室１４は、本体の軸方向の穿孔中に収めら れたスリーブ８の延長上にカバー５に備えられている軸方向の穿孔内に直接開口 している。封止組立体３６．３７はプランジャ３と直接接触している。

高圧側に位置する封止組立体３６は、二つのリング、すなわち、同軸で、互いに 向がい合った二つの円錐状の表面に沿って連結されている外側リング３８と内側 リング３９とから成る。二つのリングはほぼ三角形の横断面を有し、他方のリン グの円錐状の表面に接する半環状の受容部４０及び４１を有しており、他方、受 容部を擁するリングの円錐状の表面の端は、円錐状の表面への連結表面が直径面 において環状の受容部と等しい湾曲半径を持っている玉ふち４２．４３を有して いる。二つのリングが相互に合わせられると、受容部４０．４１と玉ぶち４２． ４３とは人口が狭くなっていて中に二つのエラストマーの○リング４４．４５が 嵌着される半環状の溝を形成している。これらのＯリングは、二つのリングを、 組立のために相互に固く締め合わせ、また、二つの円錐状の表面の間に存在する 裂は目における封止を確実ならしめる。リングの各々は、円周状のガスケットを 受容する溝４６．４７を、円筒状の面に有している。円錐状の表面が室１４の軸 に対して形成する角度は約２５°である。

低圧側に位置する封止組立体３７は、外側リング４８と内側リング４９から形成 されている。

外側リング４８は三角形の横断面を有し、その面の一つを介して室１４の外側の 表面と相互に作用し、中に０リングが嵌着される円状の溝５５を有している。第 二の面は、内側リングの対応する円錐状の表面と相互に作用する円錐状の表面を 形成している。第三の面は、０リングの受容部の一部を形成する円状の溝を有し ている。

内側リング４９も同様に三角形の横断面を有し、その直交する二つの面５２．５ ３を介して、それぞれ、スリーブ８の端面、及びプランジャ３０表面と相互に作 用し合っている。第三の面は、室の軸に対してほぼ６５゛の角度をなしていて、 ０リング５１の受容部の他方の部分を形成しリング４９の縁の玉ぶち５４を画成 している環状の表面によって面５３のほぼ平行な部分に連結されている、円錐状 の表面を形成する。

外側リング４８と内側リング４９は、玉ぶち５４により溝の底に保持されるＯリ ング５１によって互いに固定される。

単純化された形においては、この発明による封止組立体は、二つの円錐状のリン グから形成される円筒状の組立体として定義することが可能であるが、組立体の 横断面は、はぼ、対角線に沿って切断されている長方形の形をしていて、弾性の Ｏリングを受容する円状の溝を半径方向の回の少なくとも一つに有しており、リ ングの一方につくられた溝は他方のリングの円錐状の表面に接している。

上記の実施例による封止装置の作動様式は次の通りである。圧縮行程の間、圧力 室１２の底の方へ移動するプランジャ３は、プランジャの表面と圧力室の壁の間 を封止室１４の底にまで導入される圧力流体を圧縮するが、圧力流体はそこから 封止組立体３６を低圧側の方へ押し戻す。標章圧力の下で室１４を満たしている 封止流体は組立体３６により高い圧力を受け、低圧側の封止を確実にならしめて いる組立体３７にそれを伝える。０リングによって外側リング４８にはたらいて いる圧力は、初期の遊びを廃してこのリングを室の外側表面に強く押し当て、他 方、円錐状の支持表面を介して内側リング４９に押し当てる。同し過程が、プラ ンジャ３上に支持されていてこの領域の封止を確実ならしめる内側リング４９に ついても実施される。

封止流体のわずかな漏出は許容され、これはプランジャを滑かにするのに役立ち 、かくして可動部材の摩擦と有効寿命を改善する。

吸気工程の間、プランジャは低圧側へ移動し、圧力室中の圧力は下がり、組立体 ３６はもはや圧力流体によって押されず、封止流体によって押し戻されて高圧側 の封止室の底の方の初期の位置へ戻る。低圧側の組立体３７に加わっていた応力 はな（なる。？Ｉ５５，４６及び４７に嵌着されているＯリングによって、低圧 側でも高圧側でも封止は保証される。

封止流体の漏出は許容されるが室１４への連続的な供給はないので、高圧側に位 置する組立体３６の内側リング３９には、低圧側に向いていて二つの組立体の間 の最小間隔を維持するためのストッパーとして機能するフランジ５６があって、 封止流体の漏出の間欠的な補償が可能のようになっている。

第５回に示された本発明の別の実施例によれば、低圧側に位置する封止組立体３ ７は上記のものと同じであり、他方、高圧側に位置する組立体５７は、二つの外 側リング５８．５９と、周囲の、対称なほぼ半径方向の面に台形状の肩部６２を 有する円筒状部分６１を持つ内側リング６０とを含んでいる。

外側リング５８及び５９は、低圧側に位置する封止組立体３７の外側リング４８ とあらゆる点で同様である。

組立体５７は、相互に一体化されて半径方向の面に対して対称に配置された二つ の封止組立体３７から形成されていると考えることが可能である。

上記の組立体におけるように、リングは、適合する形状を有する溝中に保持され る○リング６３．６４によって相互に固定される。

封止組立体の作動原理は外側リング５９と内側リング６０については組立体３７ と同様である。すなわち、０リングによって伝えられる圧力がリングにはたらい て遊びを補正せしめ、封止室の穿孔中のこれらの要素の間の接触を確実ならしめ る。

封止組立体の別の実施例が第６図に示されている。低圧側の封止組立体３７は先 の実施例の対応する組立体と同じである。高圧側の封止組立体６５は、それぞれ 室１４の外側の表面及びプランジャ３の表面と相互に作用し、二つの部分６８． ６７に対して９０′より大きい角度（たとえば１１５°）をなしている傾斜部分 ６９によって連結されている二つの円筒状の部分６８．６７を含む、平たくされ た直線状のＳ形の横断面を有する中央リング６６、及び、組立体３７の外側リン グ４８と同様にリング６６の傾斜部分６９によって形成される円錐状の表面と相 互に作用する円錐状の表面を有し、リング６６に対して対称に配置されている、 それぞれ外側及び内側の二つのリング７０．７１を含む。

封止組立体６５の作動様式は、圧力が高圧側に加わるにせよ低圧側に加わるにせ よ、あらゆる点で組立体３７に比較され得る。

図示されている実施例では封止室１４は閉じている。

封止流体は低圧側に位置する封止組立体３７の上流に注ぐダクト７２を介して室 ７３に導入される。圧力流体吸込サイクルの間、組立体３７はもはや高圧を受け ておらず、その時、封止流体を比較的低圧（たとえば１００バール）で送ること により内側リング４９をプランジャの表面から離し、これを封止室へ通して、そ こで漏出のために起こり得る損失を補うことが可能である。

第７図は、室１４を満たしている封止流体が、たとえばテフロンまたは予定され る特定の使用に従って粒径が選択される他の適当な物質の粒子を積んだ結合剤か ら成るペースト状の生成物である、封止装置の例を図示している。

第８図は、封止組立体３６の外側リング３８が動かなくなるのを防ぐために高圧 側の封止室の底に対して止めリング７４が置かれている、先の例と同様な封止袋 τを図示している。

室１４はたとえば約２０００乃至３０００バールの高圧を受けるので、鋭角を有 する機械加工部品は、鋭角が、腐食を助長し部品を破壊せしめる力の集中の焦点 となるので許容され得ない。この不都合を避けるために、室の底は、第４図以下 の図面に示されているような外側リングの縁の特別な機械加工かストッパーリン グの挿入を必要とする、連結カーブを有している。

本発明による封止装置の有利な点は次の通りであるニーただ一つの要素が圧力応 力下に置かれるよう、カバー中でのすべての封止組立体の一本化；−スリーブの 単純化及び高圧力による応力の除去；−カバー中に位置することによる、封止室 の表面硬化処理の可能性、それにより室の硬度を高め、その結果よりよい封止と より長い寿命を得ることが可能になる；−機械加工の単純化； 一従来装置で得られるよりも良好な封止の質と寿命；−リングはその配置によっ て、曲げ応力の下ではなくただ圧縮応力のみの下で、円錐状の表面での他方に対 する相対運動の結果としての遊びの補整を伴ってはたらくことが可能になってい る。

ａコ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＩ＋ｉ　 ＲＥＰＯＲＴ　０ＮＵＳ−Ａ−３８７７７０７１ｓ１０４／７５　Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相対運動する二要素間、特に、中に含まれる流体を圧縮するための圧力室中 を長手方向に往復運動するプランジャを含むポンプまたは圧力増加器用に意図さ れていて、プランジャが、相互に離れて位置していてプランジャを取囲む室中を 軸方向に移動可能な二つの封止組立体を含む封止装置によって取囲まれていて、 前記の組立体の間に含まれるスペースが封止流体で満たされている高圧封止装置 において、前記の封止組立体の少なくとも一つが、少なくとも二つのリング、す なわち、外側の円筒状の表面と内側の円錐状の表面を有する外側リング（２１， ３８，４８）、及び内側の円筒状の表面と外側の円錐状の表面を有する内側リン グ（２３，３９，４９）とから形成されており、二つのリングは同心で、それら の円錐状の表面に沿って少なくとも部分的に連結されていることを特徴とする高 圧封止装置。 ２．外側リング（２２，３８，４８，５９，６７）が、伸縮自在のガスケットが 中に嵌着される溝（２５，４６，５５）を円筒状の表面に有していることを特徴 とする請求の範囲１に記載の装置。 ３．内側リング（３９．６１．７１）が、伸縮自在のガスケットが中に嵌着され る溝（４７）を円筒状の表面に有していることを特徴とする請求の範囲２に記載 の装置。 ４．封止組立体が、少なくとも二つの円錐状のリング（２１．２３；３８．３９ ；４８．４９）を含む円筒状の組立体を形成し、組立体の横断面はほぼ、対角線 に沿って切断された長方形の形をしていて、半径方向の面の少なくとも一つに、 伸縮自在のＯリング（４４，５１；６３，６４）が中に嵌着される円状の溝（４ ０，４１，５０）を有しており、リングの一つにつくられた前記の溝が他方のリ ングの円錐状の表面に接していることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 ５．Ｏリングが接しているリングの円錐状の表面の端が、Ｏリングを保持するた めの溝の入口に狭窄を形成する玉ぶち（４２，５４）を有することを特徴とする 請求の範囲４に記載の装置。 ６．少なくとも一つの封止組立体（５７）が相互に一体化され半径方向の面に対 して対称に配置されている前記のような二つの組立体から形成されており、前記 の組立体は二つの外側リング（５８，５９）と一つの内側リング（６０）を含ん でおり、前記の内側リングは周囲の、対称なほぼ半径方向の面に、台形状の肩部 （６２）を擁する内側の円筒状の部分（６１）を有していることを特徴とする請 求の範囲１に記載の装置。 ７．少なくとも一つの封止組立体が、それぞれ封止室（１４）の外側の表面及び プランジャ（３）と相互に作用し、二つの円筒状部分に対して９０°より大きい 角度を形成している傾斜部分（６９）によって連結されている、二つの円筒状の 支持表面（６８，６７）を含む、扁平の直線状のＳ形の横断面を持つ中央リング （６６）を含み、二つのリング、すなわち外側リング（７０）と内側リング（７ １）とが、中央リング（６６）の傾斜部分（６９）によって形成される円錐状の 表面と相互に作用する円錐状の表面を有し、中央リング（６６）に対して対称に 配置されていることを特徴とする、請求の範囲１に記載の装置。 ８．高圧側に位置する封止組立体（３６，３７）が、内側リング（３９，６０） に、低圧側に向けられていて二つの封止組立体の間に最小間隔を維持するための ストッパーとして機能するフランジ（５６）を有していることを特徴とする、一 方が低圧側、他方が高圧側にある二つの封止組立体を含む請求の範囲１乃至７の いずれかに記載の装置。 ９．少なくとも低圧側に位置する封止組立体（２１）に対して継続的に圧力を加 えるために、封止室（１４）に伸縮可能の部材（２８）が備えられていることを 特徴とする請求の範囲１乃至７のいずれかに記載の装置。 １０．封止組立体（２０，２１）の一つまたは複数の内側リング（２３）が内側 の表面を介して、プランジャ（３）の一部の周囲に配設されている変形可能なプ ッシュ（１３）と相互に作用することを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 １１．高圧側に位置する封止組立体（３６，５７，６５）が、高圧側に位置する 半径方向の面を介して、前記の二つの組立体の間に含まれるスペースを占めてい る封止流体に前記の圧力を伝えることを特徴とする請求の範囲１乃至１０のいず れかに記載の装置。 １２．リングが金属、たとえば青銅でつくられ、Ｏリングおよびガスケットがエ ラストマーまたはゴムでつくられていることを特徴とする請求の範囲１乃至１１ のいずれかに記載の装置。