JPS6343137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体ニードル弁用の密封装置の新規
且つ有益な改良に関する。

装置の設計上、装置のある領域から別の領域へ
の流体の流れを阻止するために移動する部品につ
いてしばしば、密封装置の使用を必要とする。か
かる使用の一つがスプレー塗装業界に存在する。
スプレーガンは、かなりの摩耗や損傷が生じるガ
ンの内部作動部への塗料及び他の研摩剤の移動を
阻止するために流体ニードルに関して、密封装置
を使用する。これらの密封装置は、広範囲の圧力
に耐え且つ長い有効寿命をもたなければならな
い。

現在、入手しうる市販の密封装置の一型式は、
山形「Ｖ」パツキン密封装置である。このパツキ
ン材は、山形即ち「Ｖ」の形状をしており多くの
材料のいづれかで作られる。普通、この型式の密
封装置は、パツキンを予め着座させるために最初
にニードル又はスピンドルとハウジングとの間の
空隙に差し込まれたとき、手動調整を必要とす
る。予め着座させるには、パツキンを圧縮し且つ
着座させて密封を開始するためパツキン押えナツ
トを締め付ける必要がある。次に、パツキン押え
ナツトを、ニードルが自由に移動するまでゆるめ
る。この型式の密封装置に関する２つの明らかな
不利益は、予め着座させる必要があること、およ
びパツキンの調整が操作者の感触又は勘に依存す
ることである。

別の問題は、いつたんパツキンを据付けると緊
密な密封を維持することである。現在の「Ｖ」型
パツキンセツトは、しばしば、それらの内径の長
さに沿つて間隔をへだてたポケツト又はキヤビテ
イを有する。パツキン材が摩耗すると、残りのパ
ツキン材は、緊密な密封を維持するために一層圧
縮されなければならない。この摩耗が生ずると、
塗料はこれらのポケツトの中へ移動して閉じ込め
られるようになる。流体ニードルは往復運動し続
けるので、塗料の研摩剤粒子がニードルの表面を
摩耗し始める。これは大量の漏れが生じるまで続
き、その時に、パツキンとニードルの両方が損傷
する。

先行技術の密封装置の他の型式は、米国特許第
3096096号及び米国特許第3085628号に示されてい
るものを包含する。

本発明は、流体ニードル弁を囲むインサート又
は停止部材及びパツキン組立体を包含する独特な
設計の密封組立体を構成する。例示のために、図
面は、密封装置をスプレーガン内に且つ流体遮断
弁の一部として表示している。これらの特定の実
施態様は、単に例示の目的のためのものであり、
他の領域におけるかかる密封組立体の使用を制限
するものではない。

本発明のインサート又は停止部材を構成するの
に使用される材料は、密封組立体の使用される装
置の設計規準に大きく依存する。本実施態様で
は、インサートは真鍮で構成されている。インサ
ートの外部面は、流体ニードル密封組立体の配置
される装置の寸法形状に適応するのに必要な任意
の形状で良い。インサートの内面は、パツキン部
材を受け入れるように設計された環状のテーパ面
を包含する。

環状テーパ内面の角度は、使用されるパツキン
材の型式、パツキン材の常温流れ特性及び、パツ
キンを押圧して流体に接触させるためのパツキン
の後部に加えられる力の量に依存する。現在、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ビニール、フエル
ト、テフロン及びテフロン含浸フエルト材のよう
なフルオロカーボンを包含する多くのパツキン材
がある。本実施態様では、フルオロカーボンが使
用されている。テフロン材に関して、インサート
又は停止部材内の好ましいテーパ角度は、流体ニ
ードルの長さ方向軸線からほぼ15゜である。

パツキン部材は、それ自身、ニードルの外径よ
りもわずかに大きな一定の内径を有し、かくし
て、緊密な密封を維持しながらニードルの移動を
可能にする。パツキン部材の外面は、好ましく
は、段付き即ち２段をなしており、パツキン部材
の前部の外径は後部のよりも小さい。

停止部材又はインサートの環状テーパ面に嵌ま
るパツキン部材の前部は、好ましくは、鋭く切断
された管状端である。パツキン部材の後方に補助
ワツシヤ及びばねが位置決めされている。ばねは
補助ワツシヤに作用し、この補助ワツシヤは、パ
ツキン部材をインサートの環状テーパ面に向つて
軸方向に付勢しパツキンを流体ニードルに接触さ
せ、かくして緊密な密封を作り出す。

本発明の密封組立体の利点は多くある。第１の
利点は、組立及び取替えが容易なことである。必
要であつた、パツキンを予め着座させることがな
いので、調整は操作者の誤りを受けない。操作者
は、密封組立体を単純に据付けると、ばねが必要
な力を間断なく加え適当な密封を作り出す。その
結果、パツキンの寿命の間中調整の必要がない。
いつたんパツキンがその有効寿命の終りに達する
と、操作者は古くなつたパツキンを単に取り外し
新しいものを据付ける。

別の利点は、独特な設計及びパツキン材と停止
部材の環状テーパ面との結果として生じる接触面
にある。市販の大部分の密封装置は定期的な調整
を必要とする。というのは、それらは、新しい材
料を空隙へ押し込むことによつて、すり減つたパ
ツキン材の取替えに依存しているからである。現
在の「Ｖ」型パツキンは、パツキンの内径の減少
に依存している。この減少は、各パツキン部分の
移動が存在する場合にのみ起こる。この移動によ
つて、くさびがパツキンのリツプを中心線の方に
広げ、かくして、パツキンの内径を減少させる。
パツキン製造業者によつて推薦されるような適当
な設計実務では、パツキンの外径とハウジングと
の間の緊密な嵌め合いを利用をしている。この緊
密さはパツキン部分の移動を阻止し、かくして、
早いパツキン漏れを引き起す。これが生じると、
パツキン押えナツトに対して付加的調整を必要と
する。

本発明によれば、密封組立体は、緊密な密封の
ためにパツキンの外径方向の移動に頼らない。そ
れどころか、パツキン材に加えられた力は全て、
往復運動をする流体ニードルの方に向けられる。
これは、停止部材の環状テーパ面およびパツキン
の鋭く切断された管状前端の使用によつて、パツ
キンとインサートとの接触面積を、最小にするこ
とにより達成される。テフロンパツキンと金属ニ
ードルとの間に生じる密封は、ニードルの非常に
小さい長さ方向部分に生じる。これによつて密封
装置の前縁にだけ主な密封力が加わり、このこと
は、パツキンの残部に沿う摩擦の量を減ずる。

対照的に、標準の山形「Ｖ」パツキンは、その
力をパツキンの各々の側に沿つて均等に分配す
る。これによつて、パツキンの全長に沿つて高い
摩擦が生じ、又、等しいばね力のために、ニード
ルに対して単位面積当り低い密封力が生じる。

最後に、利点は各パツキンの有効寿命の増加に
ある。密封組立体の独得な設計によつて、その有
効寿命は５対１までのフアクターによつて入手し
うる市販の他の密封装置より勝れていることが分
つた。

第１図を参照すると、当技術分野で知られた型
式の塗料スプレーガン１０が、本発明による密封
組立体１２を包含している。組立体１２は、イン
サート又は停止部材１３、パツキン部材１４、ワ
ツシヤ１５及びばね１６を包含し、これらは全て
スプレーガン１０の流体ニードル１８を囲んでい
る。

第３図に示すように、停止部材１３は、組立体
１２を配置するハウジングの形状に適合するよう
に設計された外面１９を有している。停止部材１
３の前内縁２０は、直径が流体ニードル１８の外
径よりもほんの少し大きく、流体ニードル１８の
自由な移動を可能にする。前内縁２０のすぐ後ろ
にテーパ面２１があり、このテーパ面は、本実施
態様では、円錐形の凹部２２を構成している。円
錐形凹部２２は、停止部材１３の内部２３に通じ
ている。停止部材１３は内壁２４、外壁２５及び
端２６を包含している。

停止部材１３内に、流体ニードル１８を囲むパ
ツキン部材１４が位置決めされている。パツキン
部材１４は、対向した第１及び第２の端２７，３
０を有している。第１の端２７は、流体ニードル
１８の長さ方向の軸線に対して実質的に垂直であ
る。パツキン部材１４の内面３２は、流体ニード
ル１８の外径よりもほんの少し大きな一定の直径
のものである。パツキンの外面は、第１の外面部
分３３及び第２の外面部分３４で構成されてい
る。第１の部分３３は、直径が第２の部分３４の
より小さく、停止部材１３の円錐形凹部２２に嵌
まるように設計されている。

パツキン部材１４の第２の部分３４はワツシヤ
３６を支持するのに十分大きな直径を有してい
る。第３図に示すように、第２の部分３４の直径
は、停止部材１３の内壁２４のよりも小さい。本
実施態様では、パツキン部材１４の第２の部分３
４の外面と停止部材の内壁２４は、逃げ空間を構
成している。他の実施態様では、第２の部分３４
の直径は、外方に延長されて内壁２４に接触す
る。

ワツシヤ３６は、パツキン部材１４の第２の端
３０に衝合している。ワツシヤ３６の後ろにばね
３８が位置決めされている。ばね３８は、その反
対側の端が壁３９によつて保持されるのが良い。

ばね３８は、効果的な密封を作り出すのに必要
とされる必要な力を供給する。ばね３８の力は、
第３図において矢印で示すように、ワツシヤ３６
に加えられる一方、ワツシヤ３６は、ばねの力を
パツキン部材１４の第２の端３０に一様に分配す
る。

パツキン部材１４に作用する力の結果として、
パツキン部材１４の第１の端２７は円錐形凹部２
２に押し入れられる。参照番号４０で指示した刃
形接触が、パツキン部材１４とテーパ面２１との
間に作られ、かくして、パツキン部材１４の第１
の端２７を押圧して流体ニードル１８にしつかり
と接触させ、それによつて適確な密封を作り出
す。

パツキン部材１４が摩耗すると、パツキン部材
１４の第１の端２７は、拘束されない流れキヤビ
テイとして役立つ凹部２２の中へ進み続ける。こ
の効果は、パツキン部材１４の第２の端に加えら
る一定のばね力による。荷重力を刃形接触線４０
に集中させることによつて、単位面積当りの荷重
の量は非常に増加し、かくして、すぐれた密封を
作り出す。加うるに、荷重力をパツキン部材１４
の第１の端２７に集中させることによつて、パツ
キン部材１４の内面３２に沿う摩耗は、この表面
に沿う荷重の除去により著しく減少する。拘束さ
れない流れキヤビテイ２２は、摩耗の際、パツキ
ン材１４の移動しうる空間を提供する。パツキン
材１４は、本実施態様ではテフロン材である。ば
ね１６が、パツキン材１４の第１の端２７をキヤ
ビテイ２２に押し入れてテーパ面２１に押し当て
ることが分つた。合成力がパツキン材１４に作用
してこれをニードル１８と密封関係にする。

別の実施態様が第２図に示されている。流体遮
断弁が参照番号５０で指示されている。弁５０は
弁ニードル１８′及び本発明による密封組立体２
０′を包含している。組立体２０′は、凹部２２′
を構成する短いインサート又は停止部材１３′を
包含している。パツキン部材１４′は、一端が凹
部２２′に受入られている。先に論じたように、
ばね１６′がパツキン部材１４′の他端に係合して
パツキン部材を凹部２２′の中に入れ、密封を行
なう。

本発明を詳細に図面を参照して説明したが、か
かる明細書は説明のためにのみ与えられているも
のであることが理解される。引用したもの以外の
種々の修正及び置換を、特許請求の範囲で特定し
た本発明の範囲から逸脱することなくなすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、塗料スプレーガン内に位置決めされ
た本発明による密封組立体の部分断面平面図であ
る。第２図は、流体遮断弁内に位置決めされた本
発明による密封組立体の断面図である。第３図
は、第１図の部分断面の拡大図である。 １０……スプレーガン、１２……密封組立体、
１３……停止部材、１４……パツキン部材、１６
……ばね、１８……流体ニードル、１９……外
面、２１……テーパ面、２２……凹部、２７……
第１の端、３０……第２の端、３１……長さ方向
の軸線、３２……内面、３６……座金、３８……
ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形物体の周囲を密封するための密封装置
   であつて、対向した第１及び第２の端を有し、か
   かる円筒形物体を囲み、常温流れ性材料で構成さ
   れたパツキン部材と、かかる円筒形物体を囲み、
   凹部を構成する停止部材とから成り、前記凹部は
   前記パツキン部材の前記第１の端に接触するよう
   に位置決めされたテーパ面を有し、前記パツキン
   部材の前記第１の端は前記停止部材の前記凹部内
   に位置決めされ、前記パツキン部材および前記停
   止部材は前記物体に隣接した拘束されない流れキ
   ヤビテイを構成し、前記密封装置はさらに前記パ
   ツキン部材を前記流れキヤビテイに向つて押圧す
   るために前記パツキン部材に隣接して位置決めさ
   れたばね装置を有し、前記パツキン部材は、使用
   中、かかる流れキヤビテイの中へ進むことを特徴
   とする密封装置。 ２ 前記常温流れ性材料はフルオロカーボンであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   密封装置。 ３ 前記停止部材は真鍮で構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の密封装
   置。 ４ 前記ばねと前記パツキン部材との間に位置決
   めされた支持部材を包含することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の密封装置。 ５ 前記テーパ面は、前記円筒形物体の長さ方向
   の軸線からほぼ15゜の角度であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の密封装置。 ６ 前記パツキン部材は、第１の円筒形部分及び
   第２の円筒形部材を包含し、前記パツキン部材の
   前記第１の部分は前記第２の部分よりも小さな直
   径を有し、前記第１の部分は前記停止部材の凹部
   内に位置決めされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の密封装置。 ７ 前記パツキン部材の第１の円筒形部分の外面
   は前記停止部材から間隔をへだてており、前記パ
   ツキン部材と前記停止部材は逃げ空間を構成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の密
   封装置。 ８ 前記パツキン部材の前記第１の端は、前記円
   筒形物体の長さ方向の軸線に対して実質的に垂直
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の密封装置。 ９ スプレーガンの流体ニードルの周囲を密封す
   るための密封装置であつて、対向した第１及び第
   ２の端を有し、かかる流体ニードルを囲むパツキ
   ン部材と、かかる流体ニードルを囲み、円錐形凹
   部を構成する停止部材とから成り、前記凹部は前
   記パツキン部材の前記第１の端に接触するように
   位置決めされたテーパ面を有し、前記テーパ面は
   前記円筒形物体の長さ方向の軸線に関し鋭角を構
   成し、前記パツキン材の前記第１の端は前記停止
   部材の前記円錐形凹部内に位置決めされており、
   前記パツキン部材および前記停止部材は前記流体
   ニードルに隣接した拘束されない流れキヤビテイ
   を構成し、前記密封装置は、さらに、前記パツキ
   ン部材を前記流れキヤビテイに向つて押圧するた
   めの前記パツキン部材に隣接して位置決めされた
   ばね装置を有し、前記パツキン部材は、使用中、
   かかる流れキヤビテイの中へ進むことを特徴とす
   る密封装置。 １０ 前記パツキン部材は常温流れ性材料で構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載の密封装置。 １１ 前記パツキン部材の外面の一部は、前記停
   止部材の内面の一部から間隔をへだて、それによ
   つて逃げ空間を構成することを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載の密封装置。 １２ 前記停止部材は前記パツキン部材を受入
   れ、前記パツキン部材の前記第１の端は前記流体
   ニードルの長さ方向の軸線に対して実質的に垂直
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項
   記載の密封装置。