JP5327166B2 - Ultra high pressure pressure seal device - Google Patents

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Description

本発明は、超高圧装置のシール装置に関し、特に、オートフレッジ加工用の増圧シリンダのピストンのシール装置に関する。   The present invention relates to a sealing device for an ultra-high pressure device, and more particularly to a sealing device for a piston of a pressure-increasing cylinder for auto-fudge processing.

特許文献１にみられるように、密閉状態で高圧をかけて材料組織に残留応力を残して強度をあげる加工方法（オートフレッテージ加工と称す）が知られている。
すなわち、オートフレッテージ加工では、ワークの内側においては塑性変形させるように、かつ、ワークの外側においては弾性変形させるものの塑性変形させないような高圧力をワーク内部に与えている。これによって、ワークに残留圧縮応力を付与し、ワークの耐圧疲労強度を増強させている。このような加工方法は、ディーゼルコモンレールシステム部品などの耐圧疲労強度が必要とされる部品の、疲労強度増強を目的とした残留圧縮応力付与に利用されている。
これまで、ウォータジェット用高圧シリンダ、高圧プランジャなどの高々３００Ｍｐａ程度の高圧用のピストン、プランジャに使用するシールは知られている。特許文献２などに見られるように、Ｖシールリング（Ｖパッキン）を幾重にも重ねてシールしていたが、８００ＭＰａにも達する超高圧においては、耐久性に乏しく、直ぐに破損してしまい交換頻度が高くなり実用上問題となっていた。 As seen in Patent Document 1, there is known a processing method (referred to as auto-frettage processing) in which a high pressure is applied in a sealed state to leave residual stress in the material structure and increase the strength.
That is, in the auto-fretage processing, a high pressure is applied to the inside of the workpiece so as to be plastically deformed inside the workpiece and to be elastically deformed outside the workpiece but not plastically deformed. As a result, residual compressive stress is applied to the workpiece, and the pressure fatigue strength of the workpiece is enhanced. Such a processing method is used for applying a residual compressive stress for the purpose of enhancing the fatigue strength of a component such as a diesel common rail system component that requires a pressure fatigue strength.
So far, seals used for high pressure pistons and plungers of about 300 Mpa at most, such as water jet high pressure cylinders and high pressure plungers, are known. As seen in Patent Document 2 and the like, V seal rings (V packings) were stacked in layers and sealed, but at ultra-high pressures reaching 800 MPa, the durability is poor, and damage occurs immediately and the frequency of replacement Has become a problem in practical use.

特開２００４−９２５５１号公報JP 2004-92551 A 特開２００８−１６４１６２号公報JP 2008-164162 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、超高圧装置のシール装置に関し、特に、オートフレッジ加工用の増圧シリンダのピストンのシール装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and relates to a sealing device for an ultra-high pressure device, and more particularly, to provide a sealing device for a piston of a pressure increasing cylinder for auto-fudge processing. .

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ピストンヘッド（１２'）の外周面とシリンダ（１１）の内周面との間で、超高圧の作動油の流出をシールするために、前記ピストンヘッド（１２'）の外周面か、前記シリンダ（１１）の内周面のいずれか一方に設けられた超高圧シール装置であって、該シール装置は、少なくとも、第１シールリング（４５−１）、第１ブロック（４３）、及び、第２シールリング（４５−２）を、ピストンヘッド（１２'）の加圧方向前方からこの順に具備し、前記第１シールリング（４５−１）、及び、前記第２シールリング（４５−２）は、いずれも、円周方向に亘って所定の軸方向深さを有する円環溝（４８）が、ピストンヘッド（１２'）の加圧方向の対向面に設けられたシールリングであり、前記第１ブロック（４３）には、高圧側からの作動油を、第２シールリング（４５−２）の前記円環溝（４８）に連通させる穴（４７）が貫通している超高圧シール装置である。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is to seal the outflow of super high pressure hydraulic oil between the outer peripheral surface of the piston head (12 ′) and the inner peripheral surface of the cylinder (11). , An ultra-high pressure sealing device provided on either the outer peripheral surface of the piston head (12 ′) or the inner peripheral surface of the cylinder (11), wherein the sealing device includes at least a first seal ring ( 45-1), a first block (43), and a second seal ring (45-2) are provided in this order from the front in the pressurizing direction of the piston head (12 '), and the first seal ring (45- 1) and the second seal ring (45-2) both have an annular groove (48) having a predetermined axial depth over the circumferential direction, and an additional piston head (12 ′). A seal ring provided on the opposing surface in the pressure direction, 1 block (43) is an ultra-high pressure seal device through which a hole (47) communicating hydraulic oil from the high pressure side to the annular groove (48) of the second seal ring (45-2) passes. is there.

これにより、第１、第２シールリングの円環溝４８に内圧がかかることによって、シール内部から加圧され、リップ部が径方向に弾性変形することにより、シールすることが可能となった。さらに、第１ブロック（４３）の存在により、シールリングを２段以上の多段にして、シールにかかる圧力を順番に下げてシールすることができ、８００ＭＰａにも達する超高圧においても、耐久性を有し、長期間に亘って破損することなく、充分なシールを行うことができる。   As a result, internal pressure is applied to the annular grooves 48 of the first and second seal rings, so that pressure is applied from the inside of the seal, and the lip portion is elastically deformed in the radial direction, thereby enabling sealing. Furthermore, due to the presence of the first block (43), the seal ring can be multi-staged with two or more stages, and the pressure applied to the seal can be lowered in order, and the durability can be maintained even at an ultra-high pressure reaching 800 MPa. It can be sufficiently sealed without being damaged for a long time.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１シールリング（４５−１）、及び、前記第２シールリング（４５−２）の摺接面には、円周方向に微細な複数溝が形成されたラビリンス部が形成されていることを特徴とする。これにより、ラビリンス効果によっても充分なシールを行うことができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the sliding surfaces of the first seal ring (45-1) and the second seal ring (45-2) are fine in the circumferential direction. A labyrinth portion in which a plurality of grooves are formed is formed. Thereby, sufficient sealing can be performed also by a labyrinth effect.

請求項３の発明は、請求項１、又は、２の発明を、ワーク（１）にオートフレッテージ加工を施す増圧シリンダに使用したものである。この場合に、８００ＭＰａにも達する超高圧においても、耐久性を有して、充分なシールを行うことができる。   The invention of claim 3 is the one in which the invention of claim 1 or 2 is used for a pressure-increasing cylinder for subjecting the work (1) to autofrettage processing. In this case, sufficient sealing can be performed with durability even at an ultra-high pressure reaching 800 MPa.

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.

高圧下でオートフレッテージ加工を施すワーク１の一例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the workpiece | work 1 which performs auto-frettage processing under a high pressure. 本発明の一実施形態が使用された増圧シリンダを示す正面図である。It is a front view which shows the pressure increase cylinder in which one Embodiment of this invention was used. 図２のＡ部の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of part A in FIG. 2. 本発明の一実施形態のシールの作動を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the action | operation of the seal | sticker of one Embodiment of this invention. 図２のＢ部の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of a portion B in FIG. 2. （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態のシール装置に使用されるシールリングの円環溝４８の断面形状の具体例を示している。(A)-(c) has shown the specific example of the cross-sectional shape of the annular groove 48 of the seal ring used for the sealing device of embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１は、高圧下でオートフレッテージ加工を施すワーク１の一例を模式的に示す説明図である。高圧下でオートフレッテージ加工を施すワーク１の一例としては、特にディーゼルコモンレールシステム部品などの、耐圧疲労強度が必要とされる部品が挙げられる。その他、疲労強度増強を目的とした残留圧縮付与が必要とされる部品ならいずれもワークとなりうる。以下の説明では、ワーク１として、コモンレール配管、分岐管、高圧燃料噴射管等にオートフレッジ加工を施す場合を一例としてあげて、本発明の一実施形態を説明する。本発明のシール装置は、オートフレッテージ加工の増圧シリンダに限定されること無く、あらゆる超高圧装置のシールに適用できるものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an example of a workpiece 1 that is subjected to autofrettage processing under high pressure. As an example of the workpiece 1 that is subjected to autofrettage processing under high pressure, there is a part that requires a pressure fatigue strength, such as a diesel common rail system part. In addition, any part that requires application of residual compression for the purpose of enhancing fatigue strength can be a workpiece. In the following description, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example a case in which the auto rail processing is performed on a common rail pipe, a branch pipe, a high-pressure fuel injection pipe or the like as the work 1. The sealing device of the present invention is not limited to a pressure increasing cylinder for auto-frettage processing, and can be applied to sealing of any ultrahigh pressure device.

本発明の一実施形態の超高圧装置のシール装置を説明する前に、まず、ワーク１に対するオートフレッジ加工を説明する。
図１において、ワーク１の上端部開口は、上端部封止部材１０により封止され、ワーク１の下端部開口は、下端部封止管１３が連結している。下端部封止管１３の先端部１３’は、円錐形状になっており、ワーク１の下端部開口をシールすることができるようになっている。下端部封止管１３に中心部には、後述する増圧シリンダ１１（単にシリンダともいう）から超高圧に昇圧された作動油２を送り込む連通路１４が設けられている。ワーク１の配管口３は、シールピン５とキャップ４で密閉される。連通路１４を介して、増圧シリンダ１１で超高圧に昇圧された作動油２が送り込まれて、ワーク１の内部ＩＣには、超高圧（多くの場合最大圧８００ＭＰａ程度）の作動油２が充填され、オートフレッテージ加工が施される。 Before describing the sealing device of the ultrahigh pressure device according to the embodiment of the present invention, first, auto-fudge processing for the workpiece 1 will be described.
In FIG. 1, the upper end opening of the workpiece 1 is sealed by the upper end sealing member 10, and the lower end opening of the workpiece 1 is connected to the lower end sealing tube 13. The tip end portion 13 ′ of the lower end sealing tube 13 has a conical shape so that the lower end opening of the work 1 can be sealed. A communication passage 14 is provided at the center of the lower end sealing tube 13 to feed hydraulic oil 2 that has been boosted to ultrahigh pressure from a pressure-increasing cylinder 11 (also referred to simply as a cylinder), which will be described later. The piping port 3 of the work 1 is sealed with a seal pin 5 and a cap 4. Through the communication passage 14, the hydraulic oil 2 that has been pressurized to an ultrahigh pressure by the pressure-increasing cylinder 11 is sent, and the hydraulic oil 2 having an ultrahigh pressure (in most cases, a maximum pressure of about 800 MPa) is fed into the internal IC of the workpiece 1. Filled and auto-fretted.

図２は、本発明の一実施形態が使用された増圧シリンダを示す正面図である。図３は、図２のＡ部の詳細図であり、本発明の一実施形態の高圧装置のシール装置の具体的構成の一例を示している。図５は、図２のＢ部の詳細図である。
基台２８には、支持脚３０が四方に４箇所に設けられており、基台２８上には下部フランジ２７が図示しないボルトで基台２８に固定されている。下部フランジ２７とヘッドカバー２５によって、作動シリンダ２３を上下から封止して、内部には作動ピストン２６が装入されている。作動ピストン２６には、上部と下部にウエアリング６１が設けられており、中央に、樹脂性の耐圧シール６２が設けられている。作動油圧は出入口３２、３３から流入・排出される。３５は、フローティング構造であり、作動ピストン２６とピストンロッド１２との芯ずれを防止する。ピストンロッド１２は、ヘッドカバー２５中心部の穴内に設置されたシールを介して、ヘッドカバー２５を貫通している。 FIG. 2 is a front view showing a pressure increasing cylinder in which one embodiment of the present invention is used. FIG. 3 is a detailed view of part A of FIG. 2 and shows an example of a specific configuration of the sealing device of the high-pressure device according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a detailed view of part B of FIG.
Support legs 30 are provided at four locations on the base 28 in four directions, and a lower flange 27 is fixed to the base 28 with bolts (not shown) on the base 28. The operating cylinder 23 is sealed from above and below by the lower flange 27 and the head cover 25, and an operating piston 26 is inserted therein. The working piston 26 is provided with a wear ring 61 at the top and bottom, and a resin pressure-resistant seal 62 at the center. The working hydraulic pressure flows in and out through the entrances 32 and 33. Reference numeral 35 denotes a floating structure which prevents misalignment between the working piston 26 and the piston rod 12. The piston rod 12 passes through the head cover 25 via a seal installed in a hole in the center of the head cover 25.

ピストンロッド１２の先端部は、増圧シリンダ１１の下端側の加圧ピストンを構成している。下端側の加圧ピストンにおいては、図３に示すように、本発明の一実施形態を構成する超高圧装置のシール装置が設けられている。増圧シリンダ１１の上端側にも、下端部封止管１３の下端部に構成された、上端側のピストンヘッドが挿入されている。上端側のピストンヘッドは、可動しない。上端側のピストンヘッドにおいては、図５に示すようなシール装置が設けられている。上端側のピストンヘッドには、増圧シリンダ１１から超高圧に昇圧された作動油２を送り込む連通路１４が設けられている。   The tip of the piston rod 12 constitutes a pressure piston on the lower end side of the pressure increasing cylinder 11. As shown in FIG. 3, the pressure piston on the lower end side is provided with a sealing device for an ultrahigh pressure device that constitutes an embodiment of the present invention. The upper end side piston head configured at the lower end portion of the lower end portion sealing tube 13 is also inserted into the upper end side of the pressure increasing cylinder 11. The piston head on the upper end side does not move. The piston head on the upper end side is provided with a sealing device as shown in FIG. The piston head on the upper end side is provided with a communication passage 14 through which the hydraulic oil 2 that has been boosted to a very high pressure from the pressure increasing cylinder 11 is sent.

増圧シリンダ１１は、強度アップするために多層の焼きバメ構造として、常に圧縮状態にしておくと良い。３４は油漏れドレーン穴である。増圧シリンダ１１用の作動油の装填は、連通路１４を使用する。下端部封止管１３は、途中適宜連結して、ワーク１の下端部開口をシールする。
作動シリンダ２３、ヘッドカバー２５、増圧シリンダ１１をそれぞれ組み立てた後、下部フランジ２７と上部フランジ２４を、複数本のタイロッド２０を使用してボルト２１、２１’で締め付けている。シリンダ動作確認ロッド３１は、作動ピストン２６の位置を確認するために設けたもので、リミットスイッチなどと連動するものである。 In order to increase the strength, the pressure increasing cylinder 11 is preferably in a compressed state as a multi-layer shrinkage structure. Reference numeral 34 denotes an oil leak drain hole. The communication passage 14 is used to load the hydraulic oil for the pressure increasing cylinder 11. The lower end sealing tube 13 is appropriately connected in the middle to seal the lower end opening of the work 1.
After assembling the working cylinder 23, the head cover 25, and the pressure increasing cylinder 11, the lower flange 27 and the upper flange 24 are tightened with bolts 21 and 21 ′ using a plurality of tie rods 20. The cylinder operation confirmation rod 31 is provided for confirming the position of the working piston 26 and is interlocked with a limit switch or the like.

次に、図３を参照して、本発明の一実施形態の高圧装置のシール装置の具体的構成の一例を説明する。図２に示す場合では、ピストンロッド１２の先端部は、増圧シリンダ１１の下端側の加圧ピストンのピストンヘッド１２’を構成し、下端側の加圧ピストンのピストンヘッド１２’においては、本発明の一実施形態の超高圧装置のシール装置が設けられている。この場合に限らず、本発明の一実施形態の高圧装置のシール装置としては、丸棒状のピストンロッド（シール装置なし）に対して、増圧シリンダ１１側に、図３と同様にして超高圧装置のシール装置が設けられていても良い。すなわち、本発明の実施形態の内には、ピストンヘッド１２’の外周面とシリンダ１１の内周面との間で、超高圧の作動油の流出をシールするために、前記ピストンヘッド１２’の外周面か、前記シリンダ１１の内周面のいずれか一方に設けられた超高圧シール装置が含まれる。   Next, with reference to FIG. 3, an example of a specific configuration of the sealing device of the high-pressure device according to the embodiment of the present invention will be described. In the case shown in FIG. 2, the tip of the piston rod 12 constitutes a piston head 12 ′ of the pressurizing piston on the lower end side of the pressure-increasing cylinder 11. A sealing device for an ultra-high pressure device according to an embodiment of the invention is provided. Not only in this case, but also as a sealing device of the high pressure device according to one embodiment of the present invention, an ultrahigh pressure is provided on the pressure increasing cylinder 11 side with respect to the round rod-shaped piston rod (without the sealing device) as in FIG. A device sealing device may be provided. That is, in the embodiment of the present invention, in order to seal the outflow of the super high pressure hydraulic oil between the outer peripheral surface of the piston head 12 ′ and the inner peripheral surface of the cylinder 11, the piston head 12 ′ An ultra-high pressure sealing device provided on either the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the cylinder 11 is included.

以下、図２に示す場合の超高圧装置のシール装置を説明する。
ピストンロッド１２の先端部以外の外径は、増圧シリンダ１１内径とほぼ等しくなっている。これに対して、ピストンロッド１２の先端部であるピストンヘッド１２’は、超高圧装置のシール装置を装備するために所定量縮径されている。図３の場合、超高圧装置のシール装置は、止め輪リング４１、第１シールリング４５−１、第１ブロック４３、第２シールリング４５−２、第２ブロック４６、第３シールリング４４から構成されている。本発明の一実施形態のシール装置は、少なくとも、第１シールリング４５−１、第１ブロック４３、及び、第２シールリング４５−２は、ピストンヘッド１２’の加圧方向前方からこの順に具備する。
第１シールリング４５−１と第２シールリング４５−２は同じ構成のものであって、２個に限らず、２個以上の複数個使用してよい。これらのシールリングやブロックは、ピストンヘッド１２’側に対して、シールリング等の内径側で密着するように圧入で嵌め合わせされている。第１シールリング４５−１、第２シールリング４５−２、第３シールリング４４は、ベリリウム銅、銅、リン青銅などの銅合金を使用する。止め輪リング４１、第１ブロック４３、第２ブロック４６は、合金鋼が使用される。第１シールリング４５−１と第２シールリング４５−２とは、必ずしも全く同じでなくてもよく、寸法、材質、後述の円環溝形状等は適宜変更可能である。 Hereinafter, the sealing device of the ultra-high pressure device in the case shown in FIG. 2 will be described.
The outer diameter other than the tip of the piston rod 12 is substantially equal to the inner diameter of the pressure increasing cylinder 11. On the other hand, the piston head 12 ′, which is the tip of the piston rod 12, is reduced in diameter by a predetermined amount in order to equip the sealing device of the ultrahigh pressure device. In the case of FIG. 3, the sealing device of the ultra high pressure device includes a retaining ring 41, a first sealing ring 45-1, a first block 43, a second sealing ring 45-2, a second block 46, and a third sealing ring 44. It is configured. In the sealing device according to an embodiment of the present invention, at least the first seal ring 45-1, the first block 43, and the second seal ring 45-2 are provided in this order from the front in the pressurizing direction of the piston head 12 ′. To do.
The first seal ring 45-1 and the second seal ring 45-2 have the same configuration and are not limited to two, and a plurality of two or more may be used. These seal rings and blocks are press-fitted to the piston head 12 ′ side so as to be in close contact with the inner diameter side of the seal ring or the like. The first seal ring 45-1, the second seal ring 45-2, and the third seal ring 44 use copper alloys such as beryllium copper, copper, and phosphor bronze. The retaining ring 41, the first block 43, and the second block 46 are made of alloy steel. The first seal ring 45-1 and the second seal ring 45-2 do not necessarily have to be exactly the same, and the dimensions, material, annular groove shape described later, and the like can be appropriately changed.

止め輪リング４１は、シールリングやブロックが抜け落ちないようにするためのもので、例えば、２つ割りにして、止め輪リング４１の内径に設けられた突部５５を、ピストンヘッド１２’の先端に設けられた溝５４に挿入される。止め輪リング４１には、軸方向に貫通孔４２が複数円周方向に亘って設けられている。貫通孔４２により超高圧の作動油２が、第１シールリング４５−１に流れるようにしている。第１シールリング４５−１には、円周方向に円環溝４８が設けられている。円環溝４８は軸方向の深さを有している。
第１シールリング４５−１、及び、第２シールリング４５−２は、いずれも、円周方向に亘って所定の軸方向深さを有する円環溝４８が、ピストンヘッド１２’の加圧方向の対向面に設けられた金属製シールリングである。 The retaining ring 41 is for preventing the seal ring or block from falling off. For example, the retaining ring 41 is divided into two, and the protrusion 55 provided on the inner diameter of the retaining ring 41 is connected to the tip of the piston head 12 ′. Is inserted into the groove 54 provided in the. The retaining ring 41 is provided with a plurality of through holes 42 in the circumferential direction in the axial direction. The ultrahigh pressure hydraulic oil 2 is caused to flow through the first seal ring 45-1 through the through hole 42. An annular groove 48 is provided in the circumferential direction in the first seal ring 45-1. The annular groove 48 has an axial depth.
In each of the first seal ring 45-1 and the second seal ring 45-2, the annular groove 48 having a predetermined axial depth over the circumferential direction has a pressure direction of the piston head 12 ′. It is the metal seal ring provided in the opposing surface.

図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態のシール装置に使用されるシールリングの円環溝４８の断面形状の具体例を示している。Ｕ字形に限らず、Ｖ字や、円形であってもよい。第１シールリング４５−１の外周面４９、すなわち、摺接面には、円周方向に複数の微細な溝が形成されて、ラビリンス部を形成しても良い。ラビリンス部は、例えば、断面三角や四角の深さ０．１〜０．３ｍｍ程度の溝を、１ｍｍ以下の間隔で設けると良い。   6A to 6C show specific examples of the cross-sectional shape of the annular groove 48 of the seal ring used in the seal device according to the embodiment of the present invention. It is not limited to a U-shape, and may be a V-shape or a circle. A plurality of fine grooves may be formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface 49 of the first seal ring 45-1, that is, the sliding contact surface to form a labyrinth portion. For example, the labyrinth portion may be provided with grooves having a cross-sectional triangle or square depth of about 0.1 to 0.3 mm at intervals of 1 mm or less.

第１ブロック４３は、超高圧の作動油２が、第２シールリング４５−２に流れるようにするためのいわばスペーサーである。第１ブロック４３の外径は、増圧シリンダ１１内径に対して１〜５％程度縮径されており、油溜５０を形成できるようになっている。第１ブロック４３には、径方向の穴４７’と半径方向の穴４７’’（両者合わせて、穴４７という）があけられており、油溜に流れてきた作動油２を、第２シールリング４５−２の円環溝４８に連通させる機能を有している。穴４７は、第１ブロック４３の円周方向に等間隔に数個設けられている。第２ブロック４６には、径方向の穴４７’と半径方向の穴４７’’は無い。   The first block 43 is a so-called spacer for allowing the ultrahigh pressure hydraulic oil 2 to flow through the second seal ring 45-2. The outer diameter of the first block 43 is reduced by about 1 to 5% with respect to the inner diameter of the pressure-increasing cylinder 11 so that the oil reservoir 50 can be formed. The first block 43 has a radial hole 47 ′ and a radial hole 47 ″ (both are collectively referred to as a hole 47), and the hydraulic oil 2 that has flowed into the oil reservoir is passed through the second seal 43. It has a function of communicating with the annular groove 48 of the ring 45-2. Several holes 47 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the first block 43. The second block 46 does not have a radial hole 47 'and a radial hole 47 ".

第２ブロック４６の下には、第３シールリング４４が設けられており、第３シールリング４４の下面には、傾斜面４９が形成されている。これは、ピストンロッド１２とピストンヘッド１２’の段差Ｒ部との接触を避けるためと、シールリングやブロックを相互に密着させるためのものである。第３シールリング４４が、第１シールリング４５−１と同じように円環溝４８を有する場合ならば、第２ブロック４６には、穴４７付きの第１ブロック４３が使用される。   A third seal ring 44 is provided below the second block 46, and an inclined surface 49 is formed on the lower surface of the third seal ring 44. This is for avoiding contact between the piston rod 12 and the step R portion of the piston head 12 'and for bringing the seal ring and the block into close contact with each other. If the third seal ring 44 has an annular groove 48 like the first seal ring 45-1, the first block 43 with the hole 47 is used for the second block 46.

図４は、本発明の一実施形態のシールの作動を説明する説明図である。
本発明の一実施形態のシール装置は、８００ＭＰａにも達する超高圧下における作動油の高圧を直接シールに利用したもので、従来技術のようなエラストマ製では耐摩耗性、耐亀裂破壊性に難点が生じたところ、金属製のシールの超高圧下における弾性領域が、特に好適にシール性能を発揮することが初めてわかったものである。なお、金属以外にはエンジニアリングプラスチックも一応適用可能である。 FIG. 4 is an explanatory view for explaining the operation of the seal according to the embodiment of the present invention.
The sealing device according to an embodiment of the present invention directly uses the high pressure of hydraulic oil under an ultra-high pressure reaching 800 MPa for direct sealing, and is difficult to wear resistance and crack fracture resistance when made of elastomer as in the prior art. As a result, it has been found for the first time that the elastic region of the metal seal under ultra-high pressure exhibits particularly favorable sealing performance. In addition to metals, engineering plastics are also applicable.

作動油の超高圧Ｐにより、第１シールリング４５−１の一対の環状リップ５７、５８は、ピストンヘッド１２’、又は、シリンダ１１に押し付けられて密着する。これにより、超高圧下における作動油の高圧が直接シールに利用され、超高圧下においてもシールを行うことができるのである。８００ＭＰａにも達する超高圧下における作動油の環境では、第１シールリング４５−１だけでは、充分といえないことがあり、本発明の実施形態においては、シールリングの装着を少なくとも２段にしたことを特徴とするものである。   The pair of annular lips 57 and 58 of the first seal ring 45-1 are pressed against the piston head 12 ′ or the cylinder 11 and are brought into close contact with each other by the ultrahigh pressure P of the hydraulic oil. As a result, the high pressure of the hydraulic oil under ultra-high pressure is directly used for sealing, and sealing can be performed even under ultra-high pressure. In an environment of hydraulic oil under ultra-high pressure reaching 800 MPa, the first seal ring 45-1 alone may not be sufficient. In the embodiment of the present invention, the seal ring is mounted in at least two stages. It is characterized by this.

このために、第１ブロック４３を設置して、超高圧の作動油が、第１ブロック４３の穴４７を通して、第２シールリング４５−２に流れるようにしたものである。作動油の超高圧Ｐにより、第２シールリング４５−２の一対の環状リップも同様に、ピストンヘッド１２’、又は、シリンダ１１に押し付けられて密着し、超高圧下のシールを完全に行うことができるのである。第１ブロック４３の外径が増圧シリンダ１１内径に対して縮径されており、油溜５０を形成できるようになっていることが、第１ブロック４３の穴４７を通して、第２シールリング４５−２に流れる上で重要である。第１ブロック４３の内径側は、はめあいが厳しくなされ、ピストンヘッドが上下動しても、油溜５０の形成を阻害しないようになされている。本発明の一実施形態では、第１シールリング４５−１、第２シールリング４５−２と２段にしたものを説明したが、これに限定されるものではなく、場合により３段、又は、さらに高段にしても良い。
このように、第１、第２シールリングの円環溝４８に内圧がかかることによって、シール内部から加圧され、リップ部が径方向に弾性変形することによりシールが行われる。さらに、シールリングを多段にしたことにより、シールにかかる圧力を順番に下げシールしている。さらに、ラビリンス部を外周面４９に設けているので、ラビリンス効果によってもシールを行うことができ、超高圧においても実用的に使用可能なシール装置を実用化したものである。 For this purpose, the first block 43 is installed so that the ultra-high pressure hydraulic oil flows through the hole 47 of the first block 43 to the second seal ring 45-2. Similarly, the pair of annular lips of the second seal ring 45-2 is pressed against the piston head 12 ′ or the cylinder 11 and closely sealed with the super-high pressure P of the hydraulic oil to completely perform the seal under the super-high pressure. Can do it. The fact that the outer diameter of the first block 43 is reduced with respect to the inner diameter of the pressure-increasing cylinder 11 so that the oil reservoir 50 can be formed is that the second seal ring 45 passes through the hole 47 of the first block 43. -2 is important in flowing. The inner diameter side of the first block 43 is tightly fitted so that the formation of the oil reservoir 50 is not inhibited even if the piston head moves up and down. In the embodiment of the present invention, the first seal ring 45-1 and the second seal ring 45-2 are described as two stages, but the present invention is not limited to this. Further, it may be higher.
As described above, the internal pressure is applied to the annular grooves 48 of the first and second seal rings, so that pressure is applied from the inside of the seal, and the lip portion is elastically deformed in the radial direction to perform the seal. Furthermore, since the seal ring is multi-staged, the pressure applied to the seal is reduced in order and sealed. Further, since the labyrinth portion is provided on the outer peripheral surface 49, a sealing device that can be sealed by the labyrinth effect and can be used practically even at an ultrahigh pressure has been put into practical use.

図５は、図２のＢ部の詳細図であり、参考のために提示したものである。なお、図２のＢ部は、図２のＡ部の詳細図（上下逆転）と同じにしても良い。下端部封止管１３は、可動せず固定なので、第３シールリング４５−３が１個使用されている。止め輪リング４１’は、シールリングが抜け落ちないようにするためのもので、図２のＡ部の止め輪リング４１と同様に２つ割りにして、止め輪リング４１の内径に設けられた突部を、下端部封止管１３の下部先端に設けられた溝に挿入される。止め輪リング４１’には、軸方向に貫通孔４２’が複数円周方向に亘って設けられている。貫通孔４２’により超高圧の作動油２が、第３シールリング４５−３に流れるようにしている。５１、５２は、断面が台形の銅合金などのパッキンである。   FIG. 5 is a detailed view of part B of FIG. 2 and is presented for reference. 2 may be the same as the detailed view of FIG. 2A (upside down). Since the lower end sealing tube 13 does not move and is fixed, one third seal ring 45-3 is used. The retaining ring 41 ′ is for preventing the seal ring from falling off. Like the retaining ring 41 in part A in FIG. 2, the retaining ring 41 ′ is divided into two and provided on the inner diameter of the retaining ring 41. Is inserted into a groove provided at the lower end of the lower end sealing tube 13. A plurality of through holes 42 ′ are provided in the retaining ring 41 ′ in the axial direction in the circumferential direction. Through the through hole 42 ′, the ultrahigh pressure hydraulic oil 2 flows through the third seal ring 45-3. 51 and 52 are packings, such as a copper alloy of a trapezoidal cross section.

１ ワーク
２ 作動油
３ 配管口
４ キャップ
１０ 上部封止部材
１１ 増圧シリンダ（シリンダ）
１２ ピストンロッド
１２’ ピストンヘッド
１３ 下部封止管
１４ 連通路
４３ 第１ブロック
４５−１ 第１シールリング
４５−２ 第２シールリング 1 Workpiece 2 Hydraulic oil 3 Piping port 4 Cap 10 Upper sealing member 11 Pressure increasing cylinder (cylinder)
12 piston rod 12 'piston head 13 lower sealing pipe 14 communication path 43 first block 45-1 first seal ring 45-2 second seal ring

Claims (3)

ピストンヘッド（１２'）の外周面とシリンダ（１１）の内周面との間で、超高圧の作動油の流出をシールするために、前記ピストンヘッド（１２'）の外周面か、前記シリンダ（１１）の内周面のいずれか一方に設けられた超高圧シール装置であって、
該シール装置は、少なくとも、第１シールリング（４５−１）、第１ブロック（４３）、及び、第２シールリング（４５−２）を、ピストンヘッド（１２'）の加圧方向前方からこの順に具備し、
前記第１シールリング（４５−１）、及び、前記第２シールリング（４５−２）は、いずれも、円周方向に亘って所定の軸方向深さを有する円環溝（４８）が、ピストンヘッド（１２'）の加圧方向の対向面に設けられたシールリングであり、
前記第１ブロック（４３）には、高圧側からの作動油を、第２シールリング（４５−２）の前記円環溝（４８）に連通させる穴（４７）が貫通している超高圧シール装置。 In order to seal the outflow of ultra-high pressure hydraulic oil between the outer peripheral surface of the piston head (12 ′) and the inner peripheral surface of the cylinder (11), either the outer peripheral surface of the piston head (12 ′) or the cylinder (11) An ultra-high pressure sealing device provided on any one of the inner peripheral surfaces,
The sealing device includes at least a first seal ring (45-1), a first block (43), and a second seal ring (45-2) from the front in the pressurizing direction of the piston head (12 ′). In order,
Each of the first seal ring (45-1) and the second seal ring (45-2) has an annular groove (48) having a predetermined axial depth over the circumferential direction. A seal ring provided on the opposite surface of the piston head (12 ′) in the pressurizing direction;
The first block (43) has an ultra-high pressure seal through which a hole (47) communicating hydraulic oil from the high pressure side to the annular groove (48) of the second seal ring (45-2) passes. apparatus. 前記第１シールリング（４５−１）、及び、前記第２シールリング（４５−２）の摺接面には、円周方向に微細な複数溝が形成されたラビリンス部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超高圧シール装置。   A labyrinth portion having a plurality of fine grooves formed in the circumferential direction is formed on the sliding contact surfaces of the first seal ring (45-1) and the second seal ring (45-2). The ultra-high pressure sealing device according to claim 1. ワーク（１）にオートフレッテージ加工を施す増圧シリンダに使用された請求項１又は２に記載の超高圧シール装置。   The super-high pressure sealing device according to claim 1 or 2, which is used in a pressure-increasing cylinder for subjecting the work (1) to auto-frettage processing.
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