JPS5868546A

JPS5868546A - ピストンヘツドのシ−ル装置

Info

Publication number: JPS5868546A
Application number: JP16405481A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Haraguchi; 原口　京二; Toshitaka Enomoto; 榎本　利孝
Original assignee: Hoei Kogyo KK
Current assignee: Hoei Kogyo KK
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1983-04-23

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】本発明は、流体圧送用レシプロポンプ等に装備されるシ
リンダのシールに有用なピストンヘッドのシール装置に
関するものである。

例えば、水蒸気の配管系から出るドレーンは、かなり高
い温度を残していることから、その余熱を有効に利用す
る目的で、各箇所のドレーンが回収された上で、ドレー
ンポンプによってボイラに戻し給水されることが行なわ
れている。

しかして、この場合に用いられるドレーン水。

ンプには、ドレーンに対する高いシール性が要求されて
いる。

このような流体圧送用ポンプに対する高シール特性上の
要求は、上述した再使用ドレーンの場合のほか、食用・
薬用の流体や、有害性化学液等の圧送ポンプについても
、同様なことが求められる。

ところで、ピストンヘッドのシールにＯリングを用いた
場合の基本的な構成は、第１図に示すように、ピストン
ヘッド馬の局面にリング溝Ｇｏが成形されると共に、同
リング溝Ｇ。内に、０リングＲが嵌着されていて、この
０リングＲの側縁部分の作用により、シリンダＣ壁面と
ヘッドＨ８局面との間の空隙が閉塞される構造になって
いて、以下の記述文では、シール部■の細部の呼称に、
第２図に表記された用語を使用する。

なお、説明に参照する付図においては、０リングＲが、
自由状態（あるいは、組付状態）で表記されているとき
は、符号に「Ｆ」（あるいは、「Ａ」）を連綴し、すな
わち、［ＲＦＪあるいは［ＲＡＪとして区分けされてい
る。

そのほか、シリンダＣの構造は、図面上方が作動室側、
図面下方が開放側になっていて、ピストンが上昇する加
圧工程では、ピストンヘットＨｏ）頂面に動圧Ｐａがか
かり、かつピストンヘッドＨｏ下面の内圧は、静圧Ｐｓ
になっている。

ココで、従来提案されているドレーンポンプに用いられ
るシール装置の３つの構造例につき、図面を参照して説
明する。

（１）第１例（第３図（ａ）、第３図（ｂ））０リング
ＲＦの側縁形状と内縁形状の夫々に、シリンダＣ壁面と
の間に接触圧を発生させるたメツ潰れ代δ、が付加成形
されていて、図（ｂ）の組付状態では、０リングＲＡの
側縁は、シリンダＣの壁面に圧接する。

なお、０リングＲＡの上、王者縁は、静合に近い状態で
リング溝Ｇ、の上、下劣壁に接触している。

このような一般的な構造によると、特性上次のような欠
点がある。

（ａ）０リングＲＡの側縁と内縁が常に潰された状態に
あるために、経時的に永久変形を起こし、かつ側縁が、
稼動期間の延伸に伴って摩耗数が増大し、その結果、シ
ール性に低下を来たすと共に、しばしばＯリングを新品
と交換する必要がある。

（ｂ）　　長期間稼動を中断した後、稼動を再開する場
合には、０リングＲＡ側縁の初期摺動抵抗が大きく、ピ
ストン駆動負荷を無用に増大させる。

（２）第２例（第４ＩＮ（ａ）、第４図（ｂ））フロー
ティグシール方式と呼ばれる構造であって、具体的には
、０リングＲＡの側縁はシリンダＣの壁面に弾圧されて
おり、またこのＯリングＲＡの内縁はリング溝Ｇ２の底
壁からやや浮いた状態で保持され、かつ、０リングＲＡ
の上縁と下縁は、夫々、クリアランスを介してリング溝
０２の土壁と下壁とに相接している。

しかして組付状態（図（ｂ））においては、ピストンの
上昇（加圧工程）と下降（吸引工程）とに応じて、０リ
ングＲＡは、摺動摩擦力の反力により、リング溝Ｇ２の
下壁または上壁に圧接するほか、ピストンの加圧工程で
は、０す／グＲＡの上縁に動圧Ｐａがかかることがら、
シリンダＣとヘットＨ２間の空隙は、０リングＲＡ下縁
とリング溝Ｇ２下壁との密着によって閉塞される。

このようなフローティング構造によると、第１例の装置
におけるような０リングＲの変形や摩耗の現象は殆んど
生じないが、しかし、ポンプの加圧作動圧（Ｐａ）が低
い稼動時には、閉塞のための上記密着力に大きい応力が
得られないことから、低圧作動時のシール性が低下する
という欠点がある。

（３）第３例（第５図（ａ）、第５図（ｂ））フローテ
ィングシール方式の変型であって、第１例と第２例の中
間的構造であり、具体的には、０リングＲＦの側縁と内
縁の各形状に潰れ代δ２を付加成形させると共に、０リ
ングＲＦの上縁と下縁を、リング溝Ｇ、の上壁と下壁と
から浮かせている。この方式は一般に用いられている方
式である。

このような半フロート方式の構造によると、０リングＲ
Ａの下縁のシール力と、側縁のシールカとの協働により
シール作動が行われることから、加圧作動圧が低い場合
でも、シール性の低下は解消されるが、しかしその半面
、０リングＲの変形や摩耗に基づく上述欠点が同様に伴
うことは言うまでもない。

本発明は、０リングにシール性を付与する方策に対する
従来の発想から離れて、動圧によってＯリングを拡径付
勢せしめる方式を採ることにより、上記諸欠点を解消さ
せたものであって、すなわち、本発明の目的は、０リン
グに劣化を生じさせることなしに、良好なシール性が得
られるようにしたピストンヘッドのシール装置を提供す
ることにある。

以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

実施例のシール装置においては、第６図（ａ）および第
６図（ｂ）に示すように、０リング１（自由状態、およ
び組付状態に応じてＩＦ、ＩＡという）は、第６図（ａ
）のＯリングＩＦにおいて、その側縁はシリンダ壁面に
弾圧される外形とされブロック２のリング溝３の土壁と
下壁ニ６＋して夫々２．５％程度の潰れ代δ、が付与さ
れる程度の形状に成形されている。

更に、リング溝３の奥行寸度は、０リングＩＦの内縁よ
り十分に深い寸度に成形されていて、０リングＩＦの内
縁とリング溝３の底壁との間に圧力空間３ａが形成され
ている。

一方、ヘッドブロック２頂面のリング溝３より引込んだ
周線上の複数箇所には、小径の開口２ａが開けられると
共に、上記リング溝３の底壁と各開口２ａとの間には、
ブロック２内をＬ形に貫通する連通路２ｂが穿開されて
いる。

このように構成された実施例のシール装置においては、
動圧ｐａがかからないし゛ストンのＳ亭止状態にあって
は、０リングは、第６図（ｂ）に鎖線で示すリング（Ｉ
Ａ）のように、全く自由な形状をなし、従って、０リン
グ（ＩＡ）の外縁は、シリンダＣの壁面に単しこ接触す
るだけで接触圧はない。

しかし、動圧ｐａが少しでも発生すると、圧力空間３ａ
の内圧【こよってＯリングＩＡ（実線）のように遠心力
、向に拡径押圧され、その結果、０１ＪングＩＡの外縁
がシリンダＣの壁面に圧接してシール力を生じ、しかも
このシール力が動圧Ｐａの圧力値に対応した力であるこ
とから、動圧Ｐａが大きい程、強いシール性を発揮する
。

このように実施例のシール装置によると、ピストンの加
圧工程以外の時点では、０リング（ＩＡ）が自由状態に
あり、従って、何等の変形や摩耗を受けることがなく、
また、加圧工程では、動圧Ｐａの付勢に基づく０リング
ＩＡの漬れ圧接によってシール作動し、これにより、加
圧作動圧が低い稼動状態においても、シール性が低下す
るようなことがない。

また上記０リング１は、第７図の他の実施例に示される
ように、通常のＯリングよりなる内方リングＩＣと、断
面角形のテフロンリングよりなる外方リング１ｄとの、
複合２重リングにより形成させるようにしてもさしつか
えない。

このような構成とすることにより、摺動時におけるＯリ
ング１のねじれが防止され、上、下縁が溝３の上下壁に
圧接されている本発明の場合には特に有効である。

なお、上述した実施例の構成では、連通路２ｂを、ヘッ
ドブロック２の内部に孔状に形成させタカ、これに替え
、第８図および第９図に示す実施例のように、構成させ
るようにしてもさしつかえない。この実施例によれば、
リング溝４を割り成形させることにより、加工が面倒な
Ｌ形孔の穿設が不必要となり、具体的には、ヘッドブロ
ック５の上端に小径段部５ａを成形させると共に、複数
（図示では、４本）の固定ねじ６で同ブロック５に重着
されたキャップ７の下方つげ部７ａの内周に、切込Ｉｆ
４７ｂを設け、同切込溝７ｂの上方のキャップ７に開ロ
アｃを穿設し、これにより、段部５ａとつば部７ａの底
面とによりリング溝４を割り形成させると共に、つば部
７＆の内周と段部５ａとの間に連通路７ｄを形成させて
いる。

このような実施例の構成によった場合においても、その
作動は全く変わるところがなく、ピストンの加工費が低
減する利点が生じる。

以上述べたように、本発明に係るピストンヘッドのシー
ル装置によれば、０リングを嵌装させるリング溝の奥行
部分に圧力空間を設けた上で、連通路を経て同圧力空間
をピストンヘッド頂面の勤王側に連通させ、これにより
、０リングの側縁をシリンダの壁面に弾圧させてシール
装置を構成せしめたので、０リングは、加圧工程中にシ
リンダ壁面にわずかに摺擦するだけで変形や摩耗を殆ん
ど受けず、また、動圧の拡径付勢に基づき、Ｏリングの
側縁によって確実にシールが行われるなど、この種シー
ル装置のシール作動性と耐久性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シール装置の基本的な構成を示すシール部の
断面図、第２図は、同シール部の細部の呼称を表記した
図、第３図（ａ）および第３図（ｂ）は、従来の第１の
構造例を示すシール装置の要部断面図であって、図（ａ
）はＯＩＪソング自由状態における図、図（ｂ）は０リ
ングの組佼状愈における図、第４図（ａ）、第４図（ｂ
）および第５図（ａ）、第５図（ｂ）は、夫々第２、第
３の構造例を示すシール装置の断面図で、第３図に相当
する図、第６図ｆａ）は、本発明の一実施例を示すピス
トンヘッドのシール装置の断面図、第６図（ｂ）は、第
６図（ａ）の作用図、第７図は、他の実施例を示すシー
ル装置の断面図、第８図は、さらに別の実施例を示す同
シール装置の断面図、第９図は、同平面図である。Ｃ・・・シリンダ、δ、・・・漬れ代、１．ＩＦ、ＩＡ
・・・０リング、２，５・・・ピストンヘッドブロック
、２ａ、７Ｃ・・・開口、７ａ−つば部、２ｂ、７ｄ・
・・連通路、３．４・・・リング溝、５ａ・・・小径段
部、７・・・キャップ、７ｂ・・・切込溝。特許出願人　　　　宝栄工業株式会社代理人　　　弁理士　西　村　教　元竿１１，４Ｊ第２図第３図（０）　　　　　　　　（ｂ＞第５図（０）　　　　　　　　（ｂ）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ピストンヘッドの局面と、シリンダ壁面との
間の空隙を、ピストンヘッドのリング溝に嵌着されたＯ
リングによってシールさせるようにしたピストンヘッド
のシール装置において、上記リング溝の奥行部分に、上
記０リングを拡径方向に押圧するための圧力空間を形成
させると共に、同圧力空間と、ピストンヘッドの頂面に
形成せしめた開口との間に、連通路を形成させたことを
特徴とするピストンヘッドのシール装置。
（２）　　上記Ｏリングは、内方リングと外方リングに
分割されて二重に形成されている特許請求の範囲第１項
記載のピストンヘッドのシール装置。
（３）　　上記連通路を、ピストンヘッドのブロック内
に穿通させた特許請求の範囲第１項又は第２項記載のピ
ストンヘッドのシール装置。
（４）　　上記リング溝を、ピストンヘッドのブロック
上端に成形された小径段部と、同ブロックに重着された
キャップとにより割り成形させると共に、同ブロックの
小径段部外周と同キャップの下方つげ部との間に開けら
れた空間を以って上記連通路を形成させた特許請求の範
囲第１項又は第２項記載のピストンヘッドのシール装置
。