JP2006266454A - リング及びシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温や活性の強い流体の漏れをなくすことを可能とする。
【解決手段】 同径にコイル状に巻いた第１のリング部１１と、同径にコイル状に巻いた第１のシールリング１１よりも径の小さな第２のリング部１３と、第１，第２のリング部１１，１３相互を一体的に結合し半径が連続的に変化する結合部１５とよりなり、第１のリング部１１の外周部１１１が穴５３内周に弾性的に接触し、第２のリング部１３の内周部１１３が軸３の外周に弾性的に接触することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は流体をシールするリング及びシール構造に関する。

従来のパッキンはオイルシール、ラビリンスパッキン、ピストンリング等が使用されている。

しかし、オイルシールは、材料の関係で高温や、活性の強い流体の密封装置としては不向きであり、またラビリンスパッキンやピストンリングは隙間を有するため、流体の漏れが多い。

特開平６−１９３４７５号公報

解決しようとする問題点は、簡単な構造で、高温や活性の強い流体の漏れをなくすことが出来ない点である。

本発明は、高温や活性の強い流体の漏れをなくすために、同径にコイル状に巻いた第１のリング部と、同径にコイル状に巻いた第１のリング部よりも径の小さな第２のリング部と、前記第１，第２のリング部相互を一体的に結合し半径が連続的に変化する結合部とよりなることを最も主要な特徴とする。

本発明のシールリングは、同径にコイル状に巻いた第１のリング部と、同径にコイル状に巻いた第１のリング部よりも径の小さな第２のリング部と、前記第１，第２のリング部相互を一体的に結合し半径が連続的に変化する結合部とよりなるため、径方向に構造に起因する柔軟性を有する。このため、軸やハウジング直径の加工誤差や熱膨張による変化および、軸心の芯ずれが在っても、それを柔軟に吸収し、軸及び穴とリングの密着性を確保し、良好なシール性を保つことが出来る。

高温や活性の強い流体の漏れをなくすという目的を簡単な構造で実現した。

［シール構造概要］
図１は、本発明の実施例１に係るリングを用いたシール構造の断面図、図２は、同要部の拡大断面図である。

図１，図２のように、５は高温流体が封入されているハウジング、３はハウジングに軸方向に位置決めされ、回転自在に取り付けられた軸、７は高温の流体、９は軸を回転させるためのレバーを示す。リングとしてのシールリング１は、ハウジング５に回転自在に取り付けられた軸３との間に取り付けられ、軸３の段差３３により軸方向に位置決めされている。

図２において、シールリング１の径の大きい第１のリング部１１の外周部１１１がハウジング５の穴５３の内周に密接している。またシールリング１の径の小さい第２のリング部１３の内周部１１３が軸３の外周３１に密接している。
［シールリング］
図３（ａ）は、シールリングの断面図、図３（ｂ）は、同正面図である。図３のように、シールリング１の第１のリング部１１は、幅および厚さが同一のばね材などの帯状薄板をコイル状に且つ同一半径に成形されその帯状部材の一部が重なり合うようになっている。

第２のリング部１３は、第１のリング部１１と同じように成形されているが、その半径が第１のリング部１１より小さく作られている。さらに第１のリング部１１と第２のリング部１３は半径が徐々に変化する結合部１５で一体的に結ばれている。

前記第１，第２のリング部１１，１３及び結合部１５の巻数は、種種選択することができる。
［シール作用］
次に、図３において、当該シールリング１の特性を説明する。第１，第２のリング部１１，１３は、帯状の部材でコイル状に成形されているため、半径方向に柔軟性を有する。円周長が拘束されていないからである。また第１，第２のリング部１１，１３は、結合部１５で連結されているため、結合部１５の変形により、互いに径方向に変位することが出来る。このため、ハウジング５の穴５３の内周部や軸の外周部に弾性的に密接することができる。従って、径の加工誤差、熱膨張での変化を吸収すると共に、軸の芯ずれを許容しハウジング５および軸３に追随する。

さらに、第１，第２のリング部１１，１３の外周部１１１及び内周部１１３は、薄板帯状部材が一部重なりあうように作られていることからピストンリングのような合口隙間が生じない。

また流体の圧力により、シールリング１は軸方向に押し付けられ、薄板帯状部材は互いに隙間無く密着する。このため、良好なシール性を発揮することが出来る。

ゴムや一部プラスチック等で作られたシールの場合は、素材自身の柔軟性により軸等の相手材へ密着することにより良好なシール性を保つ。しかしこのような材料は高温での使用や特殊な活性の強い流体のシールには不向きである。またラビリンスパッキンやピストンリングは、高温下の使用等に耐えるが、シール部分に隙間を有するため漏れが多くなる。
一方本発明のシールリング１は、ハウジング５や軸３等の相手材への密着性が材料自身の柔軟性に依存せず、構造に起因する径方向の柔軟性や偏芯許容性による。このため使用材料自体の柔軟性を要求せず、耐熱性や耐食性、耐摩耗性を有するが剛性の高い材料である金属、またプラスチック、カーボン等の材料の使用が可能で、さらに各種コーテング、潤滑材との組み合も自由である。このため当発明によれば、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性を有するシールを作ることが出来る。当該リングを多重に使用することで漏れをさらに少なくすることが可能である。さらに、第１のリング部１１と第２のリング部１３とを交互に連結部材１５で複列に連結することで、さらに高いシール性を有するシールリング１となる。

さらに、高圧の流体７により、シールリング１は図２の右側に押し付けられる。このため、シールリング１の端面１３３が軸の段差３１に押し付けられ当部の隙間をなくすことができる。
また、当該シールリング１はピストンリングのような合口隙間を有しない。
以上の特性により良好なシール性が確保できる。
なぜならば、図２において第１のリング部１１は、穴５１の径より僅かに大きく作られ、内周部１１３は軸の外径３１よりも僅かに小さく作られているため、組み込まれると、弾性によりハウジング５の内周５３および軸３の外周３１に密接するからである。
また、シールリング１がハウジング５の内周５３や、軸３の外周３１に密接していても、軸の回転を妨げない。なぜならば、シールリング１はコイル状に成形されているため、周知の蔓巻きコイルスプリングを利用したワンウエイクラッチのように軸３がシールリング１のコイルの緩む方向に回転したときは、接触部の摩擦力がシールリング１の半径を拡大する方向に働くので、適度な接触圧を保ちながら、軸３の回転を許容し、ハウジング内径３３に固定される。また、軸３が逆に回転した場合当該リング１は接触部の摩擦力が半径を縮小する方向に働くため、軸外径３１に締め付けられ、軸外径３１に固定される。一方ハウジング内径５３との接触部は適度な接触圧を保ちながら摺動を許容する。このため、軸が揺動するような使用例の場合、シールリング１は、軸３の外周３１および、ハウジング５の内周５３の両方と摺動し、さらに接触部分も一作動ごとに移動し均一に摺動する。このため軸３の回転はスムーズで、さらに使用するほどに馴染み効果が発揮され両者の密着性が向上する。

以上のように本発明によれば、簡単な構造で高温の流体や腐食活性の強い流体のシールが可能で、さらに、ハウジングや軸の加工誤差や熱変形、軸の芯ずれ等も許容し、使いやすく信頼性に優れ且つ構造上安価なシールおよびシール構造を提供できる効果を有する。

なお、本発明のリングは、シールリングとして適用したが、シールリング以外に適用することができることは勿論である。

シール構造の断面図である（実施例１）。 同要部の拡大断面図である（実施例１）。 （ａ）は、シールリングの断面図、図３（ｂ）は、同正面図である（実施例１）。

符号の説明

１ シールリング（リング）
３ 軸
１１ 第１のリング部
１３ 第２のリング部
１５ 結合部
５３ 穴
１１１ 外周部
１１３ 内周部

Claims (2)

1. 同径にコイル状に巻いた第１のリング部と、
   同径にコイル状に巻いた第１のリング部よりも径の小さな第２のリング部と、
   前記第１，第２のリング部相互を一体的に結合し半径が連続的に変化する結合部とよりなる
   ことを特徴とするリング。
2. 請求項１記載のリングであって、
   前記第１のリング部の外周部が穴内周に弾性的に接触し、前記第２のリング部の内周部が軸の外周に弾性的に接触する
   ことを特徴とするシール構造
   

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