KR101116343B1

KR101116343B1 - 밀봉장치 및 유압실린더

Info

Publication number: KR101116343B1
Application number: KR1020087025303A
Authority: KR
Inventors: 타케시 와카나; 마나부 히라노; 히카루 타다노; 토시유키 마에다
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2012-03-09
Also published as: JP2008190661A; KR20090012218A; JP5040338B2; WO2008096726A1; CN101542170A; CN101542170B

Abstract

액체가 밀봉된 제1 밀봉영역으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 기체가 밀봉된 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 한층 더 확실하게 방지할 수 있게 한다. 제1 밀봉영역(O)으로의 질소가스 누설을 방지함과 더불어 제2 밀봉영역(G)으로의 오일 누설을 방지하는 밀봉장치(50)에서, 제1 밀봉영역(O) 측에 설치되는 제1 씰 립(51)의 립 선단의 형상과 제2 밀봉영역(G) 측에 설치되는 제2 씰 립(52)의 립 선단의 형상이, 제1 씰 립(51)이 피스톤(32)의 표면에 대해 접근했을 때 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께가, 제2 씰 립(52)이 피스톤(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께보다도 얇아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

밀봉장치 및 유압실린더 {SEALING DEVICE AND HYDRAULIC CYLINDER}

본 발명은, 액체가 밀봉된 제1 밀봉영역으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 기체가 밀봉된 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 방지하는 밀봉장치 및 유압실린더에 관한 것이다.

예컨대 브레이커(breaker)에 이용되고 있는 유압실린더에서는, 오일 등의 액체가 밀봉된 밀봉영역(제1 밀봉영역)과 질소가스 등의 기체가 밀봉된 밀봉영역(제2 밀봉영역)을 가진 것이 있다. 이와 같은 유압실린더에는, 제1 밀봉영역과 제2 밀봉영역을 동시에 밀봉하는 밀봉장치가 설치되어 있다. 이와 같은 밀봉장치의 종래의 예를 도 7 및 도 8을 참조해서 설명한다. 도 7은 종래의 예 1에 따른 밀봉장치의 모식적 단면도이다. 도 8은 종래의 예 2에 따른 밀봉장치의 모식적 단면도이다.

제1 밀봉영역으로부터 제2 밀봉영역으로의 액체의 누설과, 제2 밀봉영역으로부터 제1 밀봉영역으로의 기체의 누설을 동시에 방지하기 위해서는, 제1 밀봉영역 측과 제2 밀봉영역 측 각각에 씰 립을 구비하도록 하는 것이 적절하다. 그 때문에, 2곳의 밀봉영역을 동시에 밀봉하기 위해서는, 도 7이나 도 8에 도시된 것과 같이, 단면이 대략 X자 형상인 X 링을 쓰는 것이 일반적이다.

도 7 및 도 8에 각각 도시된 밀봉장치(100, 200)는, 브레이커에 쓰이는 유압실린더에 구비되어 있다. 이들 밀봉장치(100, 200)는, 왕복 이동하는 피스톤(132)의 외주 표면과, 실린더(131)에 형성된 축 구멍의 내주 표면과의 사이의 환상 간극에 배치된다. 그리고, 이들의 밀봉장치(100, 200)에 의해, 오일이 밀봉된 제1 밀봉영역(O)과 질소가스가 밀봉된 제2 밀봉영역(G)이 동시에 밀봉되게 된다.

도 7에 도시된 밀봉장치(100)는, 제1 밀봉영역(O) 측에 설치되는 제1 씰 립(101)과, 제2 밀봉영역(G) 측에 설치되는 제2 씰 립(102)을 구비하고 있다. 이들 제1 씰 립(101)과 제2 씰 립(102)은, 모두 립 선단(先端)이 곡면형상(R 형상)으로 구성되어 있다.

도 8에 도시된 밀봉장치(200)도, 제1 밀봉영역(O) 측에 설치되는 제1 씰 립(201)과, 제2 밀봉영역(G) 측에 설치되는 제2 씰 립(202)을 구비하고 있다. 이들 제1 씰 립(201)과 제2 씰 립(202)은, 모두 립 선단이 각이 진 형상(엣지 형상(날카로운 형상))으로 구성되어 있다.

여기서, 왕복동용(往復動用) 밀봉장치에서의 밀봉 메카니즘은, 슬라이드부분에 형성되는 밀봉대상 유체의 두께에 의한다고 하는 생각이 일반적이다. 예컨대, 상대적으로 왕복 이동하는 축과 하우징 사이의 환상 간극에 배치되어, 오일이 대기 측으로 누설되는 것을 방지하는 일반적인 왕복동용 밀봉장치의 경우를 예로서 설명한다. 이 경우, 당김 공정일 때에, 축 표면에서의 밀봉장치가 슬라이드 하는 부분에 형성되는 유막(油膜) 쪽이, 누름 공정일 때에, 상기 부분에 형성되는 유막보다 도 두께가 두꺼워지도록 구성된다. 한편, 담김 공정이라 함은, 축에 대해 밀봉장치가 대기 측으로 이동하는 공정을 말하고, 누름 공정이라 함은, 축에 대해 밀봉장치가 밀봉영역 측으로 이동하는 공정을 말한다. 이와 같은 구성에 의해, 오일이 밀봉 유체 측으로 흡입되는 흡입현상이 발생하기 때문에, 오일이 대기 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이에 대해, 상기 밀봉장치(100, 200)의 경우에는, 피스톤(132)에 대해, 밀봉장치(100, 200)가 제1 밀봉영역(O) 측으로 이동한 경우에 슬라이드부분에 만들어지는 밀봉대상 유체의 막 두께와, 제2 밀봉영역(G) 측으로 이동한 경우에 슬라이드부분에 만들어지는 밀봉대상 유체의 막 두께가, 이론상 같아지도록 설정되어 있다.

이는, 왕복동용 씰에서의 밀봉 메카니즘의 생각하는 바가, 밀봉대상 유체가 액체이어도 기체이어도 같았다는 것에 의한 것이다. 즉, 제2 밀봉영역(G)으로의 오일 누설과 제1 밀봉영역(O)으로의 질소가스 누설을 동시에 방지하기 위해서는, 어느 쪽에 대해서도 흡입현상이 발생하지 않도록 해야만 한다고 하는 설계사상에 기초한 것이다. 한편, 상기의 밀봉장치(100, 200)에서는, 축 방향의 폭의 중심(C)에 대해 대칭형상이 되도록 함으로써, 어느 쪽에 대해서도 흡입현상이 발생하지 않도록 되어 있다.

그러나, 실제로는, 제2 밀봉영역(G) 측으로 오일의 누설이 발생하고 있다. 그 이유로는 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 첫째, 밀봉장치(100, 200)가 피스톤(132)에 대해 왕복 이동하는 경우에, 왕로(往路)에 만들어지는 유막의 두께와 귀로(歸路)에 만들어지는 유막의 두께를 이론상 같아지게 하고 있더라도, 실제로는, 어떤 영향(편심 등의 외부 교란이나 각종 치수 오차 등)에 의해, 유막을 항상 설계대로의 두께로 하는 것은 불가능하다는 점을 들 수 있다. 또, 둘째, 립 선단과 피스톤(132)이 슬라이드 하는 부분에는 유막이 형성되기 때문에, 기체(질소가스)가 제1 밀봉영역(O)으로 누설되어버리는 일은 거의 없다고 생각될 수 있음을 들 수 있다.

또, 상기와 같은 밀봉장치(100, 200)에서는, 일반적으로, 슬라이드 이동성을 좋게 하기 위해, 립 선단에 복수의 미소한 환상 돌기가 형성된다. 도 9는 종래의 예에 따른 밀봉장치에서의 립 선단 부근을 나타내는 모식적 단면도이다. 도시된 것과 같이, 제1 씰 립(121)의 제2 밀봉영역(G) 측 경사면과, 제2 씰 립(122)의 제1 밀봉영역(O) 측 경사면에는, 각각 복수의 미소한 환상 돌기(121a, 122a)가 형성되어 있다. 이들 환상 돌기(121a, 122a)는 슬라이드 면에 설치되어 있고, 돌기 사이에 만들어지는 간극에 오일을 보유할 수 있기 때문에, 슬라이드 이동성을 좋아지게 할 수가 있게 된다.

여기서, 이들 환상 돌기(121a, 122a)는, 상기의 왕복동용 밀봉장치에서의 밀봉 메카니즘에 기해, 밀봉대상 유체가 밀봉영역 측으로 끌어 들여지도록 설계되어 있다. 즉, 환상 돌기(121a)는, 제1 밀봉영역(O) 측에 밀봉대상 유체가 끌어 들여지도록 설계되고, 환상 돌기(122a)는, 제2 밀봉영역(G) 측으로 밀봉대상 유체가 끌어 들여지도록 설계되어 있다.

그 때문에, 환상 돌기(121a)에 의해 오일이 제1 밀봉영역(O) 측으로 끌어 들여지는 것은 바람직하지만, 환상 돌기(122a)에 의해 오일을 제2 밀봉영역(G) 측으 로 송출하는 결과를 초래하고 말았다. 이에 따라, 제2 밀봉영역(G)으로의 오일 누설을 조장하고 있었다.

한편, 관련되는 기술로는, 특허문헌 1 ~ 3에 개시된 것이 있다.

특허문헌 1 : 일본국 실개평1-174677호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개평9-14451호 공보

특허문헌 3 : 국제공개번호 WO2002/099320호 공보

(발명이 해결하고자 하는과제)

본 발명의 목적은, 액체가 밀봉된 제1 밀봉영역으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 기체가 밀봉된 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을, 한층 더 확실하게 방지할 수 있는 밀봉장치 및 유압실린더를 제공함에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명은, 상기과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.

즉, 본 발명의 밀봉장치는,

상대적으로 왕복 이동하는 2개 부재 사이의 환상 간극에 배치되는 밀봉장치로서,

액체가 밀봉된 제1 밀봉영역 측에 설치되고서, 2개 부재 중의 한쪽 부재의 표면에 대해 슬라이드 하는 제1 씰 립과,

기체가 밀봉된 제2 밀봉영역 측에 설치되고서, 상기 한쪽 부재의 표면에 대해 슬라이드 하는 제2 씰 립을 갖추어,

제1 밀봉영역으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 방지하는 밀봉장치에서,

제1 씰 립의 립 선단의 형상과 제2 씰 립의 립 선단의 형상이,

제1 씰 립이 상기 한쪽 부재의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께가, 제2 씰 립이 상기 한쪽 부재의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께보다도 얇아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제1 씰 립의 립 선단의 형상과 제2 씰 립의 립 선단부의 형상을 상기와 같이 구성함으로써, 액체가 제1 밀봉영역 측으로 흡입되는 흡입현상이 발생한다. 이에 따라, 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 보다 확실하게 방지할 수가 있게 된다. 그리고, 제1 씰 립 의 립 선단과 한쪽 부재 표면과의 사이 및, 제2 씰 립의 립 선단과 한쪽 부재 표면과의 사이에는 각각 액체에 의한 막이 형성되기 때문에, 기체가 제1 밀봉영역으로 누설되어 버리는 일도 없다.

제1 씰 립의 립 선단은 각이 진 형상으로 되어 있는 데 대해, 제2 씰 립의 립 선단은 곡면을 이루는 형상이면 좋다.

이와 같이 함으로써, 제1 씰 립이 상기 한쪽 부재 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께가, 제2 씰 립이 상기 한쪽 부재 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께보다도 얇아지도록 할 수가 있다.

제1 씰 립에서의 제2 밀봉영역 측의 경사면과 제2 씰 립에서의 제1 밀봉영역 측의 경사면에는, 모두 복수의 환상 돌기가 형성되어 있고,

이들 환상 돌기는, 제1 밀봉영역 측도 제2 밀봉영역 측도 모두 경사면으로 구성되면서, 이들 환상 돌기가 상기 한쪽 부재 표면에 대해 슬라이드이동 한 상태에서 당해 한쪽 부재 표면에 대한 제1 밀봉영역 측의 경사면의 경사각도가 제2 밀봉영역 측의 경사면의 경사각도보다도 커지도록 구성되어 있어도 좋다.

이와 같이 하면, 제1 씰 립과 제2 씰 립의 어느 것도 모두, 액체를 제1 밀봉영역 측으로 이동시키도록 작용하기 때문에, 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 한층 더 확실하게 방지할 수가 있다.

또, 본 발명의 유압실린더는,

축 구멍을 가진 실린더와,

상기 축 구멍 내에 삽입되는 피스톤을 구비한 유압실린더에서,

상기 실린더 내에는, 오일이 밀봉된 제1 밀봉영역과 질소가스가 밀봉된 제2 밀봉영역이 형성되어 있고,

상기 축 구멍의 내주 표면과 상기 피스톤의 외주 표면의 사이의 환상 간극에 대해, 제1 밀봉영역 측에 제1 씰 립이 설치되고, 제2 밀봉영역 측에 제2 씰 립이 설치되도록, 상기 밀봉장치가 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 각 구성은, 가능한 한 조합해서 채용할 수 있다.

(발명의 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 액체가 밀봉된 제1 밀봉영역으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 기체가 밀봉된 제2 밀봉영역으로의 액체 누설을 한층 더 확실하게 방지할 수가 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더가 적용된 브레이커의 모식적 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 유압실린더의 일부 확대 단면도이다.

도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 장착상태를 나타낸 모식적 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 일부 확대 단면도이다.

도 5는, 도 4의 일부의 확대도이다.

도 6은, 도 4의 일부의 확대도이다.

도 7은, 종래의 예 1에 따른 밀봉장치의 모식적 단면도이다.

도 8은, 종래의 예 2에 따른 밀봉장치의 모식적 단면도이다.

도 9는, 종래의 예에 따른 밀봉장치에서의 립 선단 부근을 나타낸 모식적 단면도이다.

(부호의 설명)

10 - - - 제1 씰링 시스템

20 - - - 제2 씰링 시스템

30 - - - 브레이커

31 - - - 실린더

31a - - - 제1 환상 홈

31b - - - 제2 환상 홈

32 - - - 피스톤

33 - - - 티젤

34 - - - 프론트 헤드

35 - - - 백 헤드

36 - - - 콘트롤 밸브

37 - - - 어큐무레이터

40 - - - 밀봉 유닛

41 - - - 수지제 링

42 - - - 고무제 링

50 - - - 밀봉장치

51 - - - 제1 씰 립

51a - - - 환상 돌기

52 - - - 제2 씰 립

52a - - - 환상 돌기

53 - - - 제3 씰 립

54 - - - 제4 씰 립

O - - - 제1 밀봉영역

G - - - 제2 밀봉영역

이하 도면을 참조해서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를, 실시예에 기해 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정한다는 취지는 아니다.

도 1 ~ 도 6을 참조해서, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치 및 유압실린더에 대해 설명한다.

< 유압실린더 >

먼저, 도 1을 참조해서, 본 발명의 실시예에 따른 유압실린더의 구성에 대해 설명한다. 한편, 여기서는, 예로서 유압 실린더가 브레이커에 적용된 경우를 예로서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 실린더가 적용된 브레이커의 모식적 단면도이다.

브레이커(30)는, 축 구멍을 가진 통 모양의 실린더(31)와, 이 실린더(31)의 축 구멍 내에, 축 구멍의 내주면에 대해 클리어런스(clearance)를 갖도록 삽입되는 피스톤(32)을 구비하고 있다. 피스톤(32)의 선단에는, 콘크리트나 암반을 분쇄하기 위한 티젤(로드; 33)이 설치되어 있다.

그리고, 실린더(31)의 선단 측에는 통 모양의 프론트 헤드(34)가 동축적으로 고정되어 있다. 이 프론트 헤드(34)의 안쪽에, 티젤(33)이 자유로이 왕복 이동할 수 있게 설치되어 있다. 또, 프론트 헤드(34)의 내부에서는, 티젤(33)로부터의 충격을 받기 때문에, 슬러스트 링이나 슬러스트 부싱이 조립되어 있다. 또, 실린더(31)의 후단 측에는 바닥을 가진 통 모양의 백 헤드(35)가 동축적으로 고정되어 있다. 이 백 헤드(35)에는, 유압의 취출구나 가스의 흡기밸브가 조립되어 있고, 내부에는 질소가스가 충전되어 있다(이하, 이 질소가스가 밀봉되어 있는 영역을 제2 밀봉영역(G)이라 칭함).

또, 브레이커(30)에는, 피스톤(32)의 왕복 이동의 제어를 행하기 위한 콘트롤 밸브(36)가 갖춰져 있다. 다시, 브레이커(30)에는, 실린더(31) 내에 설치된 유압회로의 압력 보상 및 맥동(脈動) 방지를 실행하고, 그 내부에 고압의 질소가스가 충전된 어큐무레이터(accumulator; 37)도 갖춰져 있다.

그리고, 실린더(31)에 형성된 축 구멍과 피스톤(32) 사이의 환상 간극을 밀봉하기 위해, 후단 측과 선단 측에 각각 제1 씰링 시스템(10)과 제2 씰링 시스템(20)이 설치되어 있다. 한편, 도 1에서는, 이들 제1 씰링 시스템(10)과 제2 씰링 시스템(20)은 간략하게 나타내어져 있다. 그리고, 이들 제1 씰링 시스템(10)과 제2 씰링 시스템(20)의 사이에는 오일이 봉입되어 있다(이하, 이 오일이 밀봉되어 있는 영역을 제1 밀봉영역(O)이라 칭함). 제1 씰링 시스템은, 이 오일의 누설을 방지함과 더불어, 앞에서 설명한 질소가스의 누설을 방지하는 역할을 담당하는 것이다. 또, 제2 씰링 시스템(20)은, 오일의 누설을 방지함과 더불어, 외부로부터의 먼지의 침입을 방지하는 역할을 담당하는 것이다.

이상과 같이 구성된 브레이커(30)에서는, 유압과 가스압에 의해, 피스톤(32) 과 함께 말뚝 형상의 티젤(33)을 축 방향으로 고속으로, 왕복 이동시킨다. 이에 따라, 티젤(33)의 선단을 파괴 대상(콘크리트나 암반 등)에 박음으로써, 파괴 대상을 분쇄할 수가 있다. 한편, 유압에 의해 가스를 압축해서, 가스의 반발력을 이용함으로써, 피스톤(32) 및 티젤(33)을 파괴 대상을 향해 고속(예컨대, 10Om/s)으로 이동시킬 수가 있다.

< 제1 씰링 시스템 >

다음에는 도 2를 참조해서, 제1 씰링 시스템(10)에 대해 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 유압실린더의 일부 확대 단면도(제1 씰링 시스템의 가장자리부분 확대 단면도)이다.

제1 씰링 시스템(10)은, 제1 밀봉영역(O) 측에 구비된 밀봉 유닛(40)과, 제2 밀봉영역(G) 측에 구비된 밀봉장치(50)로 구성된다. 실린더(31)의 축 구멍의 내주면에, 제1 환상 홈(31a)과 제2 환상 홈(31b)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 환상 홈(31a)에는 밀봉 유닛(40)이 구비되고, 제2 환상 홈(31b)에는 밀봉장치(50)가 구비되어 있다.

밀봉 유닛(40)은, 피스톤(32)의 외주 표면에 대해 자유로이 슬라이드 이동할 수 있게 설치되는 수지제 링(41)과, 수지제 링(41)의 외주에 끼워지는 고무제 링(42)으로 구성되게 된다. 고무제 링(42)은, 제1 환상 홈(31a)의 홈 바닥에 밀착되어 있다. 또, 고무제 링(42)은, 자기의 탄성 반발력에 의해, 수지제 링(41)을 피스톤(32)의 외주 표면을 향해 압압하고 있다. 이와 같이 구성된 밀봉 유닛(40)은, 주로 고압으로 되는 유압을 완충하는 기능을 발휘한다.

밀봉장치(50)는, 고무상 탄성체로 만들어진 씰 링이다. 그리고, 이 밀봉장치(50)는, 제1 밀봉영역(O)으로부터 제2 밀봉영역(G)으로의 오일의 누설과, 제2 밀봉영역(G)으로부터 제1 밀봉영역(O)으로의 질소가스의 누설을 동시에 방지하는 기능을 발휘한다. 이 밀봉장치(50)에 대해, 이하 상세히 설명한다.

< 밀봉장치 >

특히, 도 3 ~ 도 6을 참조해서, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치(50)에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 장착상태를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 일부 확대 단면도(슬라이드부분의 확대 단면도)이다. 도 5는 도 4의 일부(제1 씰 립의 슬라이드부)의 확대도이다. 도 6은 도 4의 일부(제2 씰 립의 슬라이드부)의 확대도이다.

밀봉장치(50)는, 피스톤(32)의 외주 표면에 대해 슬라이드 하는 제1 씰 립(51) 및 제2 씰 립(52)과, 실린더(31)의 축 구멍 내주면에 형성된 제2 환상 홈(31b)의 내벽면에 밀착하는 제3 씰 립(53) 및 제4 씰 립(54)을 구비하고 있다. 이와 같이, 밀봉장치(50)는, 4개의 씰 립을 갖추고 있어서, 단면이 대략 X 자 형상인 이른바 X 링이다.

제1 씰 립(51)은 제1 밀봉영역(O) 측에 설치되고, 제2 씰 립(52)은 제2 밀봉영역(G) 측에 설치된다. 그리고, 제1 씰 립(51)의 립 선단은, 각이 진 형상(엣지 형상(날카로운 형상))으로 구성되어 있다. 이에 대해, 제2 씰 립(52)의 립 선단은, 곡면형상(R 형상)을 띄도록 구성되어 있다.

또, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 씰 립(51)에서의 제2 밀봉영역(G) 측 경 사면과 제2 씰 립(52)에서의 제1 밀봉영역(O) 측 경사면에는, 각각 복수의 미소한 환상 돌기(51a, 52a)가 형성되어 있다. 한편, 이들 환상 돌기(51a, 52a)는, 피스톤(32)에 대해 동심적으로 배치되어 있다.

이들 환상 돌기(51a, 52a)는, 제1 밀봉영역(O) 측도 제2 밀봉영역(G) 측도 모두 경사면으로 구성되어 있다. 또, 이들 환상 돌기(51a, 52a)는, 이들이 피스톤(32)의 외주 표면에 대해 슬라이드 이동한 상태에서 당해 외주 표면에 대한 제1 밀봉영역(O) 측 경사면의 경사각도가 제2 밀봉영역(G) 측 경사면의 경사각도보다도 커지도록 구성되어 있다. 즉, 도 5에 도시된 것과 같이, 환상 돌기(51a)에서의 제1 밀봉영역(O) 측 경사면의 경사각도를 α1로 하고, 제2 밀봉영역(G) 측 경사면의 경사각도를 β1로 한 경우에, α1 > β1로 되도록 구성되어 있다. 또, 도 6에 도시된 것과 같이, 환상 돌기(52a)에서의 제1 밀봉영역(O) 측 경사면의 경사각도를 α2로 하고, 제2 밀봉영역(G) 측 경사면의 경사각도를 β2로 한 경우에, α2 > β2로 되도록 구성되어 있다. 한편, 본 실시예에서는, α1 = α2, β1 = β2의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

이와 같이, 제1 씰 립(51)의 립 선단의 슬라이드 부분에 형성된 복수의 환상 돌기(51a)와, 제2 씰 립(52)의 립 선단의 슬라이드부분에 형성된 복수의 환상 돌기(52a)는, 모두 피스톤(32)의 외주 표면과의 사이에서 왕복 이동 했을 때, 밀봉대상 유체가 제1 밀봉영역(O) 측으로 흡입되는 흡입현상이 발생하도록 구성되어 있다. 흡입현상이 발생하는 이유에 대해서는, 왕복동용 밀봉장치에서의 밀봉 메카니즘에 관해 배경기술 중에서 설명한 것과 같다.

< 본 실시예의 뛰어난 점(밀봉장치의 기능) >

본 실시예에 따른 밀봉장치(50)에서는, 제1 씰 립(51)이 피스톤(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께가, 제2 씰 립(52)이 피스톤(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께보다도 얇게 된다고 하는 특징이 있다.

이는, 상기와 같이, 본 실시예에 따른 밀봉장치(50)에서는, 제1 씰 립(51)의 립 선단이 각이 진 형상으로 구성된 것임에 대해, 제2 씰 립(52)의 립 선단부는 곡면형상으로 구성된 것에 의해서이다.

그 때문에, 밀봉장치(50)가 피스톤(32)에 대해 제1 밀봉영역(O) 측으로 이동(도 3 중 화살표 X 방향으로 이동)한 경우에, 피스톤(32)의 표면에 밀봉장치(50)에 의해 형성되는 유막의 두께 쪽이, 밀봉장치(50)가 피스톤(32)에 대해 제2 밀봉영역(G) 측을 이동(도 3 중 화살표 Y 방향으로 이동)한 경우에, 피스톤(32)의 표면에 밀봉장치(50)에 의해 형성되는 유막의 두께보다도 얇아지게 된다.

이에 의해, 오일이 제1 밀봉영역(O) 측으로 흡입되는 흡입현상이 발생한다. 따라서, 제2 밀봉영역(G)에의 오일 누설을 한층 더 확실하게 방지할 수가 있다.

여기서, 제1 밀봉영역(O) 측으로 밀봉대상 유체가 흡입되는 흡입현상이 발생하기 때문에, 일견 제2 밀봉영역(G) 측의 질소가스가 제1 밀봉영역(O)으로 누설되어버린다고도 생각될 수도 있다. 그러나, 실제로는, 제1 씰 립(51)의 립 선단과 피스톤(32)의 표면은 슬라이드 이동하고 있고, 또한 제2 씰 립(52)의 립 선단과 피스톤(32)의 표면도 슬라이드 이동하고 있어서, 이들 슬라이드부분에는 유막이 형성되 게 된다. 그 때문에, 질소가스가 제1 밀봉영역(O)으로 누설되는 일은 없게 된다.

또, 본 실시예에서는, 제1 씰 립(51)의 립 선단의 슬라이드부분에는 복수의 환상 돌기(51a)가 형성되고, 제2 씰 립(52)의 립 선단의 슬라이드부분에는 복수의 환상 돌기(52a)가 형성되어 있다. 따라서, 돌기 사이에 만들어지는 간극에 오일을 보유시킬 수가 있기 때문에, 슬라이드 이동성을 좋게 할 수가 있다.

그리고, 이들 환상 돌기(51a, 52a)는, 피스톤(32)의 외주 표면과의 사이에서 왕복 이동했을 때에, 밀봉대상 유체가 제1 밀봉영역(O) 측으로 흡입되는 흡입현상이 발생하도록 구성되어 있다. 따라서, 제1 씰 립(51)과 제2 씰 립(52)의 어느 것도 모두, 오일을 제1 밀봉영역(O) 측으로 이동시키도록 작용하기 때문에, 제2 밀봉영역(G)으로의 오일 누설을 한층 더 확실하게 방지할 수가 있다.

< 기타 >

상기 실시예에서는, 제1 씰 립(51)의 립 선단은 각이 진 형상으로 구성되는데 대해, 제2 씰 립(52)의 립 선단은 곡면형상으로 구성되는 경우의 예를 나타내었다.

그러나, 요컨대, 제1 씰 립(51)이 피스톤(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때에 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께가, 제2 씰 립(52)이 피스톤(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 유막의 두께보다도 얇아지도록 하면 좋다.

이를 실현하기 위해, 예컨대, 제1 씰 립(51)의 립 선단과 제2 씰 립(52)의 립 선단을, 모두 곡면형상으로 하면서, 곡률반경을 제1 씰 립(51) 쪽이 작아지도록 하여도 좋다. 이 경우, 제2 씰 립(52)의 립 선단의 곡률반경(R)을, 제2 환상 홈(31b)의 스페이스가 허락하는 한 크게 하는 것이 적합하다.

한편, 립의 압축량(조임 값)에 차이를 갖도록 함으로써, 유막의 두께가 다르도록 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 립의 압축량에 차이를 갖게 한 경우, 립 선단의 유압(접촉압력)에 차이는 나지만, 압력 기울기에 차이는 생기기 어렵기 때문에, 유막의 두께에는 거의 차이가 나지 않는다. 따라서, 립의 압축량에 차이를 갖도록 함으로써, 상기와 같이 유막의 두께가 다르도록 하는 것은 거의 현실적이지 않다.

Claims

상대적으로 왕복 이동하는 2개 부재(31, 32) 사이의 환상 간극에 배치되는 밀봉장치(50)로서, 액체가 밀봉된 제1 밀봉영역(O) 측에 설치되고서, 2개 부재 중의 한쪽 부재(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동하는 제1 씰 립(51)과, 기체가 밀봉된 제2 밀봉영역(G) 측에 설치되고서, 상기 한쪽 부재(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동하는 제2 씰 립(52)을 갖추어, 제1 밀봉영역(O)으로의 기체 누설을 방지함과 더불어 제2 밀봉영역(G)으로의 액체 누설을 방지하는 밀봉장치에 있어서,

상기 제1 씰 립(51)의 립 선단의 형상과 상기 제2 씰 립(52)의 립 선단의 형상이,

상기 제1 씰 립(51)이 상기 한쪽 부재(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께가, 상기 제2 씰 립(52)이 상기 한쪽 부재의 표면에 대해 슬라이드 이동했을 때 슬라이드부분에 형성되는 상기 액체에 의한 막의 두께보다도 얇아지도록 구성되어 있고,

상기 제1 씰 립(51)에서의 제2 밀봉영역(G) 측의 경사면과 제2 씰 립(52)에서의 제1 밀봉영역(O) 측의 경사면에는, 각각 복수의 환상 돌기(51a, 52a)가 형성되어 있되,

이들 복수의 환상 돌기(51a, 52a)는, 제1 밀봉영역(O) 측도 제2 밀봉영역(G) 측도 모두 경사면으로 구성되어 있으면서, 이들 환상 돌기(51a, 52a)가 상기 한쪽 부재(32)의 표면에 대해 슬라이드 이동한 상태에서 당해 한쪽 부재(32) 표면에 대한 제1 밀봉영역(O) 측의 경사면의 경사각도가 제2 밀봉영역(G) 측의 경사면의 경사각도보다도 커지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제1항에 있어서, 제1 씰 립(51)의 립 선단은 각이 진 형상인데 대해, 제2 씰 립(52)의 립 선단은 곡면형상인 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
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축 구멍을 가진 실린더(31)와,

상기 축 구멍 내에 삽입되는 피스톤(32)을 구비한 유압실린더에서,

상기 실린더(31) 내에는, 오일이 밀봉된 제1 밀봉영역(O)과 질소가스가 밀봉된 제2 밀봉영역(G)이 형성되어 있고,

상기 축 구멍의 내주 표면과 상기 피스톤(32)의 외주 표면 사이의 환상 간극에 대해, 제1 밀봉영역(O) 측에 제1 씰 립(51)이 설치되고, 제2 밀봉영역(G) 측에 제2 씰 립(52)이 설치되도록, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 밀봉장치가 배치된 것을 특징으로 하는 유압실린더.