JPH01164868A - 封鎖リング構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は封鎖リング構造物に係り、詳しくは、相対的に
移動又は回転する２つの同軸の内外機械部品のうちの外
機械部品、例えば、ハウジングに設けた溝内に弾性合成
樹脂の封鎖リングが整合し、この封鎖リングの封鎖端部
が内機械部品、例えば、軸の接触面に押圧する一方、こ
の封鎖リングを弾性ゴム材料の歪リングで包囲して、こ
の歪リングによって封鎖リングに半径方向の力を与える
封鎖リング構造物に係る。

従来の技術 このタイプの封鎖リング構造物が従来から種々の型式の
ものとして知られている。これら全てにおいて、歪リン
グが封鎖リング上の接触圧力に影響を与えると共に、例
えば、ハウジング等の外機械部品の溝に封鎖リングをシ
ールする働きを行なうことで共通している。この目的の
ために、ゴム弾性材料から成る歪リングが用いられて、
この歪リングは溝の円筒状外面と底面との間に固定され
る。

この構造の封鎖リング構造物においては、封鎖リングが
、例えば、歪リングに対して回転する如く、移動すると
いう問題が生じることが多い。例えば、温度差による膨
脹のために、封鎖リングは内機械部品の接触面に付着し
、この状態になると、封鎖リングと歪リングとは互いに
摺動する。しかしなから、この状態であると、２つのリ
ングの摺動面が急速に過熱され、その結果、シールが破
壊する。この理由は、２つのリングが合成樹脂から成っ
て、合成樹脂であると、摩擦熱が十分に速（飛散できな
いからである。

ＤＥ−Ｏ８３２０７３２７から知られる封鎖リング構造
物においては、半径方向のピンを内側の封鎖リングの半
径方向孔に係合すると共に、外側の歪リングに固定する
こと、つまり、半径方向のピンを用いることによって、
両リングが互いに回転しないようにしている。しかしな
から、この半径方向のピンでは、２つのリング間の相対
運動によって生成する力の吸収には不十分であり、これ
に反し、運動条件によって２つのリング間で相対運動が
生じたときに、２つのリングに係合するピンによって２
つのピンは破壊される。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記型式の封鎖リング構造物を改善し
、封鎖リングと歪リングとの間で相対的な回転が生じな
い構造物を提案することにある。

課題を解決するための 手段ならびにその作用 この目的は次の事実によって達成できる。すなわち、封
鎖リングの外面は円錐面とし、この円錐角は３０〜６０
°とし、封鎖リングの外径は低圧側から高圧側に向って
増加させる。また、例えば、ハウジング等の外機械部品
の溝の外径を封鎖リングを包囲する歪リングの外径より
太き（すると共に、溝の幅は封鎖リングの軸線方向の長
さより実質的に大きくしないこととして、封鎖リングを
溝の一つの側面にシール状態で着座当接し、封鎖リング
によって、溝の他側面での封鎖リングの軸線方向力を吸
収する。

また、封鎖リングの低圧側端面に圧力にがしく６） 溝を設ける。

このため、本発明に係る封鎖リング構造物の場合には、
歪リングは、従来例の如く、封鎖リングの外面と２つの
リングが収納される溝の底面との間に配置することなく
、むしろ、リングを収納する溝の低圧側の側面と封鎖リ
ングの円錐状外面との間のギャップに歪リングをくさび
嵌合させる。

このように構成すると、一方において、歪リングが加圧
流体を介してくさび状間隙内に圧入されているため、こ
の歪リングとそれに接触する封鎖リングの円錐面の間は
強固に摩擦係合し、他方において、例えば、軸などの内
機械部品に隣接する封鎖リングの封鎖端部はある程度傾
くよう、変形する。この理由は、圧力流体が負荷されて
いるため、封鎖リングの内側端面ば溝の低圧側の側面に
押圧される一方、その外側端面は、歪リングがくさび形
状間隙内に圧入されているため、溝の高圧側の側面に押
圧されているからである。この結果、封鎖リングは外側
の構漬物に対し相対的に回転することがない。つまり、
歪リングと封鎖リングとの間の摩擦と、封鎖リングの端
面と封鎖リングの収容溝の近接側面との間の摩擦とによ
って、封鎖リングは歪リングに対して回転することがな
い。このため、封鎖リングは溝の中に収容されており、
このようにすると、封鎖リングの回転は防止され、この
結果、封鎖リングの封鎖端部と内機械部品との間で、非
常に好ましくない条件が存在した時でさえ、回転はＮ持
できる。

この関係において、特に好ましいのは、封鎖リングを溝
内に固定する力は実質的に軸方向に向いている。これは
この固定力が封鎖リングの封鎖端部にはがからないごと
を示している。この条件は、歪リングならびに封鎖リン
グの形状を適正に構成することによって達成でき、非常
に高い流体圧力の時でさえ、この力が許容限度を超えな
いよう、封鎖端部をリリーフし、いつでも完全な封鎖効
果を保証する。封鎖リングならびに歪リングの断面構造
は種々の型式に設計でき、封鎖リングの封鎖端部はその
低圧側に設けたウェブ部の側縁として構成するのが好ま
しい。このようにウェブ部を構成すると、封鎖リングを
側壁の薄い構造物として構成でき、このように構成する
と、封鎖リングは縁取りされた円板状のものとして構成
でき、これであると、溝に固定する場合、極めてたやす
く変形させることができる。封鎖リングについて、封鎖
端部と低圧側の端面との間の距離は、封鎖リングの軸方
向長さの半分以下が好ましく、その長さの０．４倍に等
しくするのがとくに好ましい。現在利用できる材料で構
成する場合、封鎖端部を有する封鎖リングの断面の厚さ
若しくは軸方向の長さは０．５ｍｍ以下が好ましい。更
に同様な理由によって、封鎖リングの低圧側の端縁の半
径方向長さは封鎖端部と高圧側側面の長さの少なくとも
２倍等しくするのが好ましい。

本発明において、特別に複雑な歪リングを必要としない
が、歪リングは通常”　ｏ　”リングとして構成するこ
とができる。この“０゛′リングのコ一ドの径は封鎖リ
ングの軸方向長さの０．４から０．９倍に等しくするの
が好ましい。更に、コードの最少厚さは通常径ｉ　、２
　ｍｍの範囲内にし、また、コードの径が小さい場合に
は、封鎖リングの円錐面において円錐角（β）は大きく
選択すべきである。この円錐角は好ましくは約４５°の
範囲である。

また、往復運動する構造物の場合には、封鎖リングの封
鎖端部から低圧側に向って傾斜させ、その頭斜角は最大
で１０°にするのが好ましい。

このようにすると、非常にコンパクトな封鎖端部が得ら
れ、２つの面の間において低圧側に向って開口する（さ
び状間隙が形成され、引張り効果が形成され、互いにシ
ールされた状況で往復運動を行なうことができる。従っ
て、このように構成する場合には回転ならびに直線運動
を行なう機械部品を互いにシールするのに好適である。

上記したとおり、本発明に係る封鎖リング構造物の信頼
性は封鎖リングが寅際に溝の側面間にくさび留めされて
いる事実によるものである。

従って、この溝の幅は封鎖リングの軸方向長さより相当
太き（することはできないし、いずれの場合にも、その
長さの１０％以内にとどめるべきである。

実施例 まず、本発明に係る封鎖リング構造物は、第１図に示す
通り、軸１をハウジング２に対しシールするために用い
られている。ハウジング２には軸１の直径より僅かに直
径が大きい軸孔３が形成され、この軸孔３内に軸１が収
容されている。

ハウジング２には軸孔３の表面に開放される環状溝４を
設け、この５Ｒ４に封鎖リング５ならびに歪リング６を
適応させる。封鎖リング５は通常弾性材料、とくに、ポ
リテトラフロロエチレン又はポリウレタンをベースとし
た合成樹脂材料から構成する一方、歪リング６は、例え
ば、エラストマのような合成樹脂材料や、ゴム等の弾性
材料から構成する。

封鎖リング５の外周面５１は円錐状に構成すると共に、
内周面５２は円筒状に構成し、内周面５２は封鎖リング
５の高圧端部と低圧端部に隣接するつＩブ５３との間に
延在し、更に、封鎖リング５は半径方向中心に向って突
出し、その高圧端部側の側縁部によって封鎖端部を形成
し、しかも、封鎖端縁によって封鎖リング５を軸１の外
周面に対して押圧する。ウェブ部５３の内面５５はその
封鎖端部５４から軸１の外周面に対して約５６に等しい
僅かな角度で上向きに傾斜させる。円筒状の外周面５１
は、破線７で示す封鎖リング構造物の軸に対し、β＝４
５°の角度で傾斜させる。

ウェブ部５３においてその幅すは封鎖リング５の軸方向
長さより小さくし、低圧端部側の側面５６の長さ（つま
り、半径方向の延長部分）γは、円筒状の内周面５２と
封鎖端部５４との間の半径方向距離に略々等しくすると
同時に、高圧端部側の側面５７の長さ（つまり、半径方
向の延長部分）Ｒの略々半分に等しくする。この際、封
鎖リング５には半径方向に指向して圧力のにかし溝５８
を設けて、このにがし溝５８を通って、密封した液を封
鎖リング５の外周面５１に流通させる。

封鎖リング５を収容する溝４の幅は、封鎖リング５の軸
方向長さより僅かだけ大きくして、封鎖リング５は僅か
のゆとりを持って′１４４の中に収容する。しかしなか
ら、溝４の深さは適正に選択し、歪リング６が確実に封
鎖リング５の外面に押圧されるが溝４の底面に接触され
ないようにする。歪リング６は°°０″リングとして構
成し、この“０゛′リングのコードの徨は封鎖リング５
の軸線方向の長さより小さ（する。また、歪リング６の
直径は適正に選択して、歪リング６が封鎖リング５の外
周面５１上に斜めに押されると共に、この外周面５１が
円錐状であるため、溝４の側面４１（低圧端部側に対向
する）上で歪リング６自体にある程度のプリストレスが
作用イるようにする。

図面に示す封鎖リング構造物は、無負荷状態のものであ
る。ここで、この構造物に図面で左側から液体導入する
と、液体は軸１の周囲のスペース４２で封鎖リング５に
作用すると同時に、にがし溝５８を通って歪リング６の
高圧側に入る。

この状態になると、封鎖リング５は、そのウェブ部５３
において、溝４の低圧側の側面４１に作用するのに対し
、歪リング６はくさび状のギャップ内に押込まれる。な
お、このギャップは溝４の低圧側の側面４１と封鎖リン
グ５の外周面５１とによって形成される。歪リング６の
外面に高圧流体が作用し、この結果、この歪リング６に
よって、封鎖リング５には半径方向の力と同時に、高圧
端部側に指向する軸方向の力も作用する。

このため、封鎖リング５はその封鎖端部５４の周りの傾
斜運動の種・類に応じて変形すると同時に、封鎖リング
５の側面５７が、高圧側において、肩４の側面に作用す
る。このような作用の間、このようなアクションの間、
封鎖リング５はその弱い点５９のところ、つまり、ウェ
ブ部５３に隣接する円筒状内周面５２の端部のそばで変
形し、その結果、封鎖リング５の端部側面５７自体は、
′ｌＲ４の側面に対し、フラット状態のままで作用する
。

従って、実際には、封鎖リング５は溝４内に（さび状に
はまり、軸１から封鎖リング５に摩擦力が作用する。こ
のため、その摩擦力によって、究極の好ましくない操作
条件のときですら、歪リング６ならびに溝４の壁面によ
って封鎖リング５に作用する摩擦力に逆らって、軸１と
ともに封鎖リング５が引張られないように、確実に保護
される。これに反し、封鎖リング５は安全にハウジング
２の溝４内に固定されるため、好ましくない運転条件を
生成し、その結果、封鎖リング５が回転し、それによっ
て封鎖リング構造物が急速に破壊することがない。

上記の如く、本発明に係る封鎖リング構造物は、優れた
封鎖特性と長い寿命を持つものである。すなわち、封鎖
リング５の軸線方向の長さに対しウェブ部３の幅すを適
正の割合に決めることによって、封鎖端部５４には非常
に効果的に荷重がかからなくなるために、封鎖リング５
と歪リング６とを適当に設計することによって、封鎖端
部５４上にがかる力は正確に決定できる。

また、本発明の大きな特長は、封鎖リング構造の各リン
グ、つまり、封鎖リングと歪リングが比較的小さい断面
を持っていることと、各リングが軸の直径と全く無関係
であることである。

例えば、封鎖リングは、図示の形状からかけ離れたもの
であっても、その外面が円錐状外周面５１に平行な円錐
面として設計され、内面が内周面５２に対応として設計
される限り、いずれの形状でも良く、それが直径５０ｍ
ｍの軸を封鎖する場合には、封鎖リングの幅は僅か２．
８ｍｍ、径は僅か６１．５ｍｍであった。封鎖端部５４
ｆ形成されるウェブ部５３の幅は、僅か１　、２　ｍｍ
であった。円錐状の外面５１とそれに平行な内面との間
の距離は２ｍｍであった。封鎖リングは上記の如く構成
し、その溝４の幅は３ｍｍ、直径が６５．５ｍｍであっ
た。歪リングを゛０′°リングとして構成する場合、内
径は５８．４ｍｍ、コードの径は２．６ｍｍであった。

上記の如く、各リングを等しい断面に構成し、径を変化
させて広範囲に用いることができ、リングの直径に応じ
て、必ずしも、リングの断面を変化させる必要がない。

例えば、材料ならびに製法によって現在達成できる最小
寸法は、ウェブ部の幅１）　＝　０．５　ｍｍ　、　”
Ｏ”リングのコード直径は２ｍｍＴ：ある。

また、封鎖リングや、歪リングの形状は種々の方法によ
って変化させることができる。本発明に係る封鎖リング
構造物において、実際に重要な事は、歪リングは円錐外
周面上に作用し、封鎖リングの封鎖端部の傾斜運動が行
なわれることである。封鎖リングの断面はねじり剛性な
らびに歪リングによって伝達される力によっての変形抵
抗に影響を与える。封鎖リングの厚さを厚くすると、変
形に要する力は容易に低下させることができる。このた
め、もしも、比較的低圧の液体を密封すべき場合は、ウ
ェブ部５３の厚さｂと、円錐状外面５１によって画成さ
れる環状部分の厚さとを最小寸法にするのが好ましい。

これに反し、非常に高い圧力の液体を密封すべき場合は
、円錐状外面５１と平行な円錐面として、封鎖リング５
の内面を設計し、弱い点５９を除去すると共に、この円
錐内面を封鎖端部５４から直接開始させるのが好ましい
。更に、円錐外面５１の傾斜角βを変化させることによ
って、歪リング６によって伝達される力について半径方
向ならびに軸方向成分の割合を変化させるのが好ましい
。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明した通り、本発明に係る封鎖リング構造
物は、相対的に移動又は回転する２つの同軸の内外機械
部品のうちの外機械部品に設けた溝内に整合するのに対
し、内機械部品の接触面に押圧される封鎖端部を有し、
しかも、弾性合成樹脂からなる封鎖リングと、この封鎖
リングを包囲し封鎖リングの外面から封鎖リングに半径
方向の力を与えて封鎖端部で最大の圧力を生成し、しか
も、弾性ゴム材料からなる歪リングとを具えて成る封鎖
リング構造物であって、しかも、封鎖リングの外面を円
錐角（β）３０〜６０°の円錐面として構成し、この円
錐面の直径を封鎖リングの低圧力端部から高圧力端部ま
で連続的に増加させること、外機械部品に設けた溝の外
径は歪リングの外径より大きくする一方、溝の幅は封鎖
リングの軸線方向長さより相当大きくすることなく、歪
リングを溝の一方の側面に封鎖状態で当接し、封鎖リン
グによって、澗の他方の側面における歪リングの軸線方
向圧力を支持すること、ならびに、封鎖リングの高圧側
の端面に、圧力にがし溝を設けることを特徴とする。

このため、封鎖リングと歪リングとの間で相対的な回転
が生じることがな（、回転運動、直線運動であっても効
果的に封鎖効果が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例に係る構造物の断面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）相対的に移動又は回転する２つの同軸の内外機械部
   品のうちの外機械部品に設けた溝内に整合するのに対し
   、内機械部品の接触面に押圧される封鎖端部を有し、し
   かも、弾性合成樹脂からなる封鎖リングと、この封鎖リ
   ングを包囲し封鎖リングの外面から封鎖リングに半径方
   向の力を与えて前記封鎖端部で最大の圧力を生成し、し
   かも、弾性ゴム材料からなる歪リングとを具えて成る封
   鎖リング構造物において、 前記封鎖リングの外面を円錐角（β）３０〜６０°の円
   錐面として構成し、この円錐面の直径を前記封鎖リング
   の低圧力端部から高圧力端部まで連続的に増加させるこ
   と、 前記外機械部品に設けた前記溝の外径は前記歪リングの
   外径より大きくする一方、前記溝の幅は前記封鎖リング
   の軸線方向長さより相当大きくすることなく、前記歪リ
   ングを前記溝の一方の側面に封鎖状態で当接し、前記封
   鎖リングによつて、前記溝の他方の側面における前記歪
   リングの軸線方向圧力を支持すること、ならびに、 前記封鎖リングの高圧側の端面に、圧力にがし溝を設け
   ること を特徴とする封鎖リング構造物。 ２）前記封鎖リングの低圧側にウェブ部を形成し、この
   ウェブ部の高圧側の縁部によって封鎖端部を形成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の封鎖リング構造物。 ３）前記封鎖リングの低圧側端面と前記封鎖端部との間
   の距離（ｂ）を、前記封鎖リングの軸線方向長さの半分
   、好ましくは、その長さの０．４倍に等しくすることを
   特徴とする請求項１又は２記載の封鎖リング構造物。 ４）前記封鎖リングの低圧側端面の半径方向の長さ（ｒ
   ）は少なくとも前記距離（ｂ）の２倍にすることを特徴
   とする請求項１、２又は３記載の封鎖リング構造物。 ５）前記歪リングを、コード直径が実質的に前記封鎖リ
   ングの軸線方向長さの０．４〜０．９倍に等しいことを
   特徴とする請求項１、２、３又は４記載の封鎖リング構
   造物。 ６）前記封鎖リングの外面の円錐角（β）を約４５°に
   することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載
   の封鎖リング構造物。 ７）前記封鎖リングの内面は、その封鎖端部から低圧側
   端面まで上向きに傾斜角（α）で傾斜させ、この傾斜角
   （α）を最大で１０°にすることを特徴とする請求項１
   、２、３、４、５又は６記載の封鎖リング構造物。 ８）前記溝の幅を前記封鎖リングの軸線方向長さの最大
   で１０％だけ大きくすることを特徴とする請求項１、２
   、３、４、５、６又は７記載の封鎖リング構造物。