JP4352181B2

JP4352181B2 - ピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置

Info

Publication number: JP4352181B2
Application number: JP2006357004A
Authority: JP
Inventors: 作男田中
Original assignee: 作男田中
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: WO2008069254A1; JP2008138653A

Description

本発明は、例えば超高圧ピストンポンプ等の往復運動するピストンとシリンダーのシール部からの液漏れを防止する液漏れ防止装置に関する。

従来のピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置としては、主に弾性のあるゴムやプラスチックや金属リングなどが使われてきた。（例えば、特許文献１参照）
特開平１１−５１１９３

上記のような従来のピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置では、近年、３，０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の液体超高圧を要求される様になり、弾性のあるゴムやプラスチック等を用いた場合、圧力が高くなればなるほど弾性があるので強く締めつけるため、摩擦抵抗が大きくなり、まして３，０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の超高圧では限界にきてをり、弾性の少ない金属リングがあったが、超高圧液体が漏れない位に締めつけると激しい動きで、焼付き（かじり）という問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、超高圧でも液漏れすることのないピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置を得ることを目的とする。

この発明のピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置は、シリンダーとこのシリンダー内を往復運動するピストンと、上記シリンダーと上記ピストンとの間の液漏れを防止するリングと、このリングを押さえる押さえネジを備えたピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置において、上記リングは、複数のピストン側リングと、複数のシリンダー側リングの２種類を交互に組み込んだものである。

また、上記ピストン側リングは、外径側の厚みは薄く、内径側の厚みは厚くした両側面が円錐台形状外斜面の断面台形のリングであり、上記シリンダー側リングは、外径側の厚みは厚く、内径側の厚みは薄くした両則面が円錐台形状内斜面の断面台形のリングである。また、リングは弾性が少なく滑りのよい物であれば金属に限らない。

ピストンポンプが往復運動しているシール部で、圧力の高い液体が加圧室から作用室と円錐台形状作用内斜面に流れ込み、応力がリング押さえネジの円錐台形状内斜面に掛かる。リングに斜面（角度）があるためピストン側リングはピストン側にシリンダー側リングはシリンダー側に圧力に比例した応力でリングが締まる。以上の構成のため非常に高い超高圧液体でシリンダーが膨らみ、内径が僅かな変径があつても、むりなく液体圧力と斜面で二種類のリングが、液体圧力に比例してピストン側リングは締まりピストン側に押しつけられ、シリンダー側リングは広がりシリンダー側に押しつけられるため、３，０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の超高圧でも、無理な締めつけもなく液体圧力に比例してリングがしまるため、激しい動きでも焼付き（かじり）もなく液漏れ防止てきる。

実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態を示すピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置の一部を切り欠いた断面図である。図２は、シール部の拡大断面図である。図３は、ピストン側リングの一部を切り欠いた拡大斜視図である。図４は、シリンダー側リングの一部を切り欠いた拡大斜視図である。図において、１はシリンダーであり、円形の孔１ａとリング挿入孔１ｂの雌ネジ１ｃが設けられている。２はシリンダー１の孔１ａ内を往復運動する円柱状のピストンである。３はピストン側リングであり、燐青銅又は砲金などで外径側の厚みは狭く、内径側は広くしな両側面が円錐台形状外斜面で、断面が台形に形成されている。４はシリンダー側リングであり、ステンレス材料などで、両側面が円錐台形状内斜面で、断面が台形に形成されている。

８はシリンダー１の雌ネジ１ｃに軽くねじ込むためのリング押さえネジであり、雄ネジ部８ａとリング押さえ部８ｂと、ピストン側リング３に押圧する斜面８ｃを有し、斜面８ｃは円錐台形状内斜面に形成されている。９はシリンダー１とリング押さえネジ８との間に形成される余裕スペース、５はシリンダー１とピストン２との間に形成される加圧室である。６はシリンダー１とピストン２の間から超高圧の液体が浸入する作用室、７は作用内斜面である。また、リング押さえネジ８は、フランジ継ぎ手のような形状で、内径はピストン２が挿入できるように形成されており、リング押さえ部８ｂの外径はシリンダー側リング４の外径と同じ外径で、８ｄはフランジ外周である。

次に、上述のように構成されたピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置の組立て方法を図１に基づき説明する。
先ず、シリンダー１の挿入孔１ｂの作用内斜面７に、ピストン側リング３の外斜面を合わせるように入れ込む。次にシリンダー側リング４を２個、ピストン側リング３を３個を組み込み、リング押さえネジ８をネジ入れて、挿入したピストン２に余り抵抗が掛からない程度にネジこむ。

発明の働きを説明すると、ピストンポンプが往復運動しているシール部で、圧力の高い液体が加圧室５から作用室６へ浸入して、円錐台形状作用内斜面７に流れ込んで応力がリング押さえネジ８の円錐台形状内斜面８ｃに掛かり、リングに斜面（角度）があるためピストン側リング３はピストン２側に、シリンダー側リング４はシリンダー１側に、圧力に比例した応力でリングが締まり、このような構成のため非常に高い超高圧液体でシリンダーが膨らみ、内径が僅かな変径があっても、液体圧力と斜面で２種類のリングが、液体圧力に比例してピストン側リング３は締まりピストン２側に押し付けられ、シリンダー側リング４は広がりシリンダー１側に押しつけられ、過度な締付けもなく圧力に連動して程好く２種類のリングが働き摩擦抵抗が少ないため焼付き（かじり）がない漏れ防止装置が得られる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２を示す異径のピストンポンプの縦断面図である。特開２００４−２１８６１９超高圧異径ピストンポンプに、この発明の可動シール部漏れ防止装置の組み込みを説明するため引用したもので、図において、ピストン側リング３およびシリンダー側リング４は実施の形態１と同様のものである。１１ａは異径のシリンダー前部、１１ｂは異径のシリンダー後部であり、異径のシリンダー後部１１ｂの内径は異径のシリンダー前部１１ａの内径より大きい。１２ａは異径のピストン前部、１２ｂは異径のピストン後部である。ピストン側リング３およびシリンダー側リング４を、内径の大きな異径のシリンダー後部１１ｂと内径の小さな異径のシリンダー前部に１１ａにピストン側リング３およびシリンダー側リング４を組み込む。

この発明を組み込む異径のピストンポンプは、ピストンの先端で加圧しない、異径のピストン後部、１２ｂより異径のピストン前部１２ａは小さく円柱で、その小さな断面積を異径のピストン後部１２ｂの断面積から差し引いた面積をテーパーにしており、そのテーパー部で加圧するため抗力が分散される。加圧面積に対して異径のピストン後部１２ｂの断面積が大きいので、大きな力で押すことが出来るため、液体を超高圧で押し出すことが出来る。

ピストンが往復運動出来ることは、ピストンとシリンダーの間に僅かでも隙間があることになる。また、圧縮熱などでピストンよりシリンダー側ほうが、円周の熱膨張率が大きく、超高圧でシリンダーが僅かでも膨らみなどが考えられるため、液体を超高圧で効率をより良く押し出すために、この発明の可動シール部漏れ防止装置を、異径のピストンポンプに組み込むと、シリンダーに僅かな膨らみ変径があってもリングに斜面（角度）があるため加圧室の圧力に比例して無理なくリングが締まるため、異径のピストンポンプの効率が良くなる。

この発明を異径のピストンポンプに組み込んで、ディーゼル機関の燃料噴射に使うと、これまで以上の超高圧燃料噴射が可能で、燃料が高騰しているこの頃、燃料効率もよく排ガスもクリーンになる。また、従来の同じ押し出し量の超高油圧ポンプと比較して、シンプルで油圧機器もコンパクトになり、超高水圧ポンプとして使っても、現場に於て、船底喫水線下の海草、かき、錆、ペンキなどを超高水圧で剥離洗浄作業も手軽で容易になる。

この発明の一実施の形態を示すピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置の一部を切り欠いた断面図出ある。この発明の可動シール部の拡大断面図出ある。この発明のピストン側リングの一部を切り欠いた拡大斜視図出ある。この発明のシリンダー側リングの一部を切り欠いた拡大斜視図出ある。この発明の実施の形態２を示す異径のピストンポンプの縦断面図である。

符号の説明

１シリンダー１ａピストン挿入孔
１ｂリング挿入孔１ｃ雌ネジ
２ピストン３ピストン側リング
３ａピストン側リング外斜面４シリンダー側リング
４ａシリンダー側リング内斜面５加圧室
６作用室７作用内斜面
８リング押さえネジ８ａ雄ネジ
８ｂリング押さえ部８ｃリング押さえ内斜面
８ｄフランジ外周９余裕スペース
１１異径のシリンダー１１ａ異径のシリンダー前部
１１ｂ異径のシリンダー後部１２ａ異径のピストン前部
１２ｂ異径のピストン後部

Claims

シリンダーと、このシリンダー内を往復運動するピストンと、上記シリンダーと上記ピストンとの間の液漏れを防止するリングと、このリングを押さえる押さえネジを備えた、ピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置において、上記リングは両側面とも斜面であるピストン側リングとシリンダー側リングであって、複数の該側面が円錐台形状外斜面であるピストン側リングと複数の該側面が円錐台形状内斜面であるシリンダー側リングを交互に組み込んだシール部を構成し、シリンダーとピストンの外周部との間に加圧室を形成し、該加圧室側のシール部と接する前記シリンダーに作用内斜面及び作用室を形成し、前記加圧室からの高圧液体を前記作用室を介して前記作用斜面に流れ込ませ、流れ込んだ高圧液体によりピストン側リングが応力をうけて、加圧室の液体圧力に連動して過度な締め付けられることなく前記リングが締まることを特徴とするピストンポンプの可動シール部液漏れ防止装置。