JPS63172896A - シール機構及び液体推進剤を用いた銃 - 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】 発明の分野 この発明は液体推進剤を用いる銃の様な液体高圧装置に
対する封じに関する。

従来技術の説明 環状封じは周知であり、例えば米国特許第２゜１１７．
８８５号、同第１，３７６．１３０号、同第５３９，７
３３号、同第３，００６，２５４号、***特許第１，０
９６，６９７号、米国特許第３，７８３，７３７号及び
同第３．　９９６．　８３７号に記載されている。この
各々の封じは、中孔と突合せにリングを押込めて、閉じ
た面の連続体を作ることによって作用し、程度の差はあ
るが、限られた数の発射に対して有効である。米国特許
ｍ４．０５０，３５２号には液体推進剤を用いる銃の発
射室に対する液体インベストメント封じが記載されてい
る。この封じは毎回の発射を開始する時に更新される。

発明の要約 これに限らないが、液体推進剤を用いる銃の様な超高圧
流体圧装置では、装置の動作中、液体が失われるのを少
なくする為に対しが必要である。

ある用途では、個別の封じ機構は使えないが、液体の少
量の漏れは許容し得るか或いは望ましい。

この発明の目的は、極く僅かで且つ制御されている液体
の漏れにより、個別形でない封じとなる機構を提供する
ことである。

この発明の特徴は、例えばピストン面とシリンダ面の様
な２つの合さる面の間に、液体の漏れの流れに対する、
必ずしも一様ではないが、次第に減少するすき間を設け
、このすき間が流れの圧力の関数として変化し得る様に
することにより、封じ機構を提供することである。

この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面について説明する所から明らかになろう。

発明の記載 高圧流体圧装置が正しく作用する為には、封じが重要で
ある。作業流体の湿れの流れを少なくする為に封じが必
要である。この様な漏れの流れはいろいろな有害な結果
を招くことがあり、その内憂も重大な結果は、閉じた系
で起り、その場合、失われた液体を入替えなければなら
ない。この場合、漏れの流れは出来るだけ最小限に減ら
さなければならない。１回通過装置の様な他の装置では
、若干の液体の損失は受入れることが出来るが、漏れの
流れによって装置内に起る動力損失を最小限に抑える為
には、漏れの流れを最小限に抑えることが依然として望
ましい。

漏れの流れを最小限に抑える為に、いろいろな形式の個
別形の封じ機構が開発されている。普通便われる封じ機
構はエラストマー形であり、例えばＯリング封じであり
、これは静止封じ、並びに中くらいの圧力のもとての摺
動封じの両方として、適当な性能を持っている。こうい
う封じ機構は、それが露出する環境にとって適切な材料
で作ることが出来る。然し、この様な封じ機構はしばし
ばその両方が存在する様な比較的高い圧力又は比較的大
きなすき間では、性能が不適切である。比較的高い圧力
ではＬ字形封じを使うことが出来るが、この封じの足部
の先端が合さる面に膠着して、それに刻み目をつける傾
向がある。

この発明は、普通の個別の封じを利用しない封じ機構を
対象とする。個別の封じ機構を用いた液体推進剤を用い
る銃を発射する時、個別の封じ機構の周囲で単一推進剤
の不所望の点火が起ることがあることが判った。点火の
原因が個別の封じ機構、即ち０リング封じであるか、或
いはその封じを配置した環状溝であるかは確かではない
。この様な点火を避ける為、個別の封じ又は個別の溝の
何れをも持たない封じ機構を提供することが望ましい。

この発明は、動作中、即ち発射の際、合さる面の間のす
き間を従来のやり方よりも大幅に縮小するが、それでも
合さる面の間の物理的な接触を許さない様にし、合さる
面の限られた程度の疲労に対処する様に自己補償する封
じ機構を提供する。

第１図は米国特許第４．５２３．５０７号に記載されて
いる発明の両温である。液体推進剤を用いる銃がハウジ
ング１０を持ち、これが銃身１２を持っていて、中孔１
４及び室工６を有し、この室の中に発射体１８を挿入す
ることが出来る。不動のボルト２０が充填ピストン又は
弁２２を支持し、これが再生ピストン２４を支持してい
る。充填ピストンの外面２８にある溝２６が再生ピスト
ンの内面３２に対しＯリング封じ３０を担持しており、
これがすき間３３を密封する従来の例である。液体推進
剤が、２つのピストン２２．２４の夫々の頭部の間に限
定された圧送室３４に圧送される。燃焼室３６が発射体
の底と再生ピストン２４の前面との間に限定される。点
火器３８が、不動の（固定の）ボルト２０に対する再生
ピストン２４の最初の後向きの変位を生ずるのに適切な
初期圧力を燃焼室３６内に発生して、ボルトとピストン
の間に、圧送室３４から燃焼室３６に液体推進剤を噴射
する為の環状開口又はすき間を作る。

第１Ａ図に示す様に、再生ピストン２４の頭部の前面及
び後面の断面積に違いがある為、圧送室内の圧力Ｐ、は
燃焼室内の圧力ＰＣより高い。例えばＰＰ＝１．４Ｐｃ
　テある。ＰＣは４０，０００乃至６０，０００ｐｓｌ
程度である。再生ピストン２４の円筒形外面２８の圧力
もＰＣに等しい。１゜４ＰＣの圧力が圧送室３４内の液
体推進剤に作用している時、Ｏリング封じ機構３０が面
２８及び３２の間のすき間に押出される。この様に押出
されることが、封じを損傷して、漏れが起る可能性があ
る。中空再生ピストン２４内の圧力がピストンの外側の
圧力（ｐｃ）よりかなり高く、ピストン２８のスカート
部を外向きに撓めるので、Ｐ。

が増加するにつれてすき間３３が増加する。

第２図に示すこの発明の第１の実施例では、その相互作
用によってすき間３３を限定する、充填ピストン及び再
生ピストンの夫々の面２８．３２の間の従来の個別のＯ
リング封じ機構を省略し、それを受動形のすき間制御封
じ機構に置換える。

２つの面２８，３２の間の初期の静止状態のすき間３３
は、再生ピストンの膠着の惧れを招かない範囲で可能な
限り小さく作る。例えば半径を０゜００１吋にする。発
射の際、圧送室の圧力ＰＰが再生ピストンのスカート部
の外側の燃焼室の圧力ｐｃより大きな値に増加する。例
えばＰ、−１゜４Ｐｃである。妨げがないと、この一層
高い内部圧力ＰＰにより、すき間３３は大幅に増加する
。

例えば半径が０．００２吋になる。こういう大きさのす
き間３３は推進剤の１０乃至３０％の漏れ損失を招くが
、許容し得る損失は１２６未満である。

この様に漏れの割合を少なくするには、静止状態よりも
、発射の際、すき間３３の寸法を一層小さくすることが
必要である。この為、発射の際、再生ピストンのスカー
ト部を内向きに引張って、こうしてすき間の寸法を縮小
する様な比較的低い圧力の領域をすき間３３内に発生す
る。この低い圧力の領域の範囲が、合さる面の夫々の形
によって制御される。これらの面は、すき間の寸法がゼ
ロに近付き、それに伴って、膠着の慣れがある場合、す
き間の寸法を増加する傾向を持つ力が発生される様な形
にする。こうして、すき間の安定で小さいが膠着をしな
い寸法を保つことが出来る。

液体推進剤の漏れの流れがすき間を通過する時、流体圧
が比較的低いこの領域が作られる。圧力が２つの効果に
よって制御される。流れが通過するすき間の断面積が減
少した時、流れの速度が増加する筈であり、従って流れ
の圧力は流体力学のダニエル・ベルヌーイの定理によっ
て減少する筈である。流れが長くて狭い通路を通過する
時にも、摩擦損失によって圧力が低下する。流れの通路
の形が、夫々の合さる面２８，３２によって形成された
環体又はすき間３３の形によって決定される。

断面積の所望の変化は、流れのかなりの長さにわたって
面積を１／２乃至１／３に減少することである。

それに作用する正味の外部及び内部圧力により、ピスト
ンのスカート部の撓みが起る。第２Ａ図に示す様に、差
動ピストン２４の内面３２は比較的連続的な一様な直径
の円筒面であってよく、充填ピストン２２の外面２８は
次第に直径が拡大する先頭の円筒面２８ａ１直径が急速
に拡大する中間の面又は不連続部２８ｂ、及び一定に拡
大する直径を持つ終りの円筒面２８ｃで構成することが
出来る。差動ピストン２４とハウジング１０の間のすき
間は、面３２内の溝４２に適当な封じ４０を配置して、
それを面３８に接する様にすることによって閉じること
が出来る。燃焼室内の圧力Ｐ。

は４０乃至６０ｋｐｓｉ程度にすることが出来、圧送室
内の圧力ＰＰは１．４Ｐｃ程度であり、漏れの流れの吐
出端の圧力Ｐａは大体大気圧である。すき間又は環体が
０．００２吋であることがある様な、不連続部２８ｂよ
り前側の平面Ａでは、圧力は０．７ＰＣにすることが出
来る。不連続部より十分後方の平面Ｂでは、すき間の半
径は、外部圧力及び内部圧力の釣合いによって制御され
、０゜００１吋の平衡値を持つことが出来る。このすき
間を通過する液体推進剤の漏れの流れが極く少ないこと
が、すき間を形成する面３２及び２８ｃを冷却すると共
に潤滑する様に作用する。

第３図はこの発明の第２の実施例を示しており、この場
合不連続部２８ｂを省略し、面２８がピストンのスカー
ト部の内面３２に向かって後向きに徐々に弯曲して、次
第に小さくなる環状すき間３３を作る。この場合も、封
じ機構はベルヌーイの定理に従う。すき開山の流体圧力
が流体の流れの方向に減少する。ピストンのスカート部
に対する内部圧力が外部圧力より小さい時、スカート部
が内向きに押され、すき間を閉じて流れを停止し、内部
圧力及び外部圧力が安定に平衡するまで、内部圧力を高
める傾向を持つ。

第４図は第３図と同様であるが、初期のすき間が大きす
ぎて、漏れの流れが大きすぎ、速度の高い流れの領域が
大きすぎる状態を示している。圧力によって発生される
力の和は求心方向であり、安定状態に向かってすき間を
閉じる様に作用する。

第５図は第３図と同様であるが、初期のすき間が小さす
ぎ、漏れの流れが小さすぎる状態を示しており、圧力に
よって発生される力の和は遠心方向であって、安定状態
に向かってすき間を拡大する様に作用する。

第６図は１９８４年１１　Ｂ　３０日に出願された係属
中の米国特許出願通し番号第６７７．１５１号に記載さ
れている形式の液体推進剤を用いる銃に取入れたこの発
明の第３の実施例を示す。この銃がハウジング１００を
持ち、このハウジングは銃身１０２を固定する内部空所
を持っている。押えリンク１０６、環状可撓性封じ１０
８及び撃発バンド１１０を持つ発射体１０４が銃身の中
孔１１２の中に配置される。往復動可能な弁１１４が前
後に移動する様に、銃身に軸支されている。往復動可能
な差動ピストン１１６が頭部１１８及び弁の頭部１１４
Ａに軸支されたスカート部１２０を持っている。ピスト
ンヘッド１１８の後面１１８ａ及びハウジングの前側内
面１００ａが燃焼室１２２を限定する。この燃焼室が、
ハウジング１００とピストン１１６のスカート部１２０
の間の環状すき間１２４と連通ずる。このすき間の先端
が一連の適当な封じ１２４ａ、１２４ｂによって閉じら
れている。ピストンヘッド１１８の前面１１８ｂ及び弁
の頭部の後面１１２ａが圧送室１２６を限定する。圧送
室が二重噴射ボート１２８゜１３０を介して、銃身の中
孔１１２と連通ずる。

燃焼室１２２がポート１３２を介して銃身の中孔１１２
と連通ずる。ピストンのスカート部１２０と弁の頭部１
１４の間に環状すき間１４０が出来ている。

静止状態では、スカート部１２０は２つの同心の円筒に
よって囲まれた略環体である。然し、第７図に示す様に
、発射の時、燃焼室が内部圧力ＰＣを発生し、それが差
動ピストンヘッド１１８の後面１１８ａに加えられ、そ
れによって圧送室１２６内にある液体推進剤にはｐ、”
１．４ＰＣの増加した圧力が加えられ、圧送室を取巻く
スカート部１２０の後側領域の遠心方向の拡大を招き、
それに伴なって、すき間１４０の後側領域の半径が増加
する。この時すき間１４０は第３図に見られるくさび形
の縦断面を持っており、スカート部１２０の前側領域が
更に内向きに撓む。この場合も、すき間を通る漏れの流
れの速度が高ければ高い程（それに摩擦損失があれば）
、圧力が一層低くなり、これはＰＣより低（なり、スカ
ート部を求心方向に撓めてすき間を閉じる傾向を持つ。

然し、すき間を閉じる状態に近付いて、流れを停止する
傾向を持つと共に、１．４ＰＣの一杯の圧送圧力を呈す
る様になると、スカート部を遠心方向に撓めて、小さな
平衡すき間及び漏れで、すき間を開いた状態に保つ傾向
がある。

この機構の１例では、すき間の軸長は少なくとも１吋に
すべきであり、横方向の寸法は半径で０８００１吋又は
それ未満であって、比は１．０００：１又はそれ以上に
なり、これに対してピストンのスカート部の末端部分は
長さが少なくとも１吋で、その厚さ及び材料は、関連す
る燃焼圧力（例えば４０．０００ｐｓ１）のもとて半径
的０．００１吋の片持ちばりとして求心方向の変形が出
来る様にすべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第４，３４１，１４７号、同第４．５
２３．５０７号、同第４．　５２３．　５０８号、１９
８４年４月１０日に出願された係属中の米国特許出願節
５９８．７８３号に記載されている様な形式の液体推進
剤を用いる銃の１例の詳細図で、これらの先行技術は何
れも高い圧力のもとにある普通の０リング形封じ機構を
示している。 第１Ａ図は第１図の詳細図で、差動ピストンのスカート
部に対する相対的な圧力を示す。 第２図は第１図と同様な銃の詳細図であるが、外側の環
状差動ピストンと内側の充填ピストンの間にあるこの発
明を実施した受動形すき間制御封じ機構を示している。 第２Ａ図は第２図の詳細図で、差動ピストンのスカート
部に対する相対的な圧力を示す。 第３図は第２図と同様な銃の詳細図で、この発明を実施
した受動形すき間制御封じ機構の別の形式を示す。 第４図は第３図と同様な銃の詳細図で、すき間が大きす
ぎる場合を示す。 第５図は第３図と同様な銃の詳細図で、すき間が小さす
ぎる場合を示す。 第６図は１９８４年１１月３０日に出願された係属中の
米国特許出願通し番号箱６７７．１５１号に記載される
形式と同様な銃の詳細図、第７図は差動ピストンのスカ
ート部に対する相対的な圧力を示す第６図の詳細図であ
る。 主な符号の説明 ２２：充填ピストン ２４：再生ピストン ３３：すき間 ３４：圧送室 ３６：燃焼室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中心ジャーナルと、 中心空所を構成するピストンヘッド及びスカート部を持
   っていて、該スカート部の末端領域が前記中心ジャーナ
   ル上に配置されていて、該ジャーナルの１端が前記空所
   内に突出して、 該ジャーナルの突出する１端及びピストンヘッドの間の
   圧送室、及び 前記ジャーナル及び前記ピストンのスカート部の末端領
   域の間にあって前記圧送室と流体が連通するすき間を限
   定しているピストンとを有するポンプ用の封じ機構に於
   て、 前記スカート部は、前記すき間内の圧力が前記スカート
   部の外部の圧力より高い時に、遠心的に歪み、且つ前記
   すき間内の圧力が前記スカート部の外部の圧力より小さ
   い時に求心的に歪む様に構成され且つ配置されており、 前記圧送室内の流体が圧縮される間、前記圧送室内には
   、前記ピストンの外部の圧力より高い流体圧力が発生さ
   れて流体の流れが前記圧送室から前記すき間の中へそし
   てそれを通って漏れる様な動作モードを持ち、この為、
   前記流体の流れが前記すき間の長さに沿って通過する時
   、次第に低くなる圧力を発生し、前記ピストンの外部の
   圧力より低くなり、この為、前記スカート部の末端領域
   が求心的に歪んで、前記すき間を閉じてこの流れを停止
   する傾向を持つ様にしたことを特徴とする封じ機構。 ２）特許請求の範囲１）に記載した封じ機構に於て、前
   記流体の流れが、流れの断面積が減少する結果として、
   前記次第に低くなる圧力を発生する封じ機構。 ３）特許請求の範囲１）に記載した封じ機構に於て、前
   記流体の流れが、少なくとも１つには、境界摩擦の結果
   として、前記次第に低くなる圧力を発生する封じ機構。 ４）特許請求の範囲１）に記載した封じ機構に於て、前
   記ジャーナル及びスカート部の一方又は両方が前記すき
   間を作る様に構成され且つ配置されている封じ機構。 ５）充填弁と、 中心空所を構成するピストンヘッド及びスカート部を持
   ち、該スカート部の末端領域が前記充填弁上に配置され
   ていて、該充填弁の１端が前記空所に突出して、 該充填弁の突出する１端及びピストンヘッドの間の圧送
   室、及び 前記充填弁と前記ピストンのスカート部の末端領域の間
   にあって、前記圧送室と流体が連通するすき間を限定し
   ているピストンとを有する液体推進剤を用いる銃に於て
   、 前記スカート部は、前記すき間内の圧力が該スカート部
   の外部の圧力より高い時に遠心的に歪み、前記すき間内
   の圧力が前記スカート部の外部の圧力より低い時に求心
   的に歪む様に構成され且つ配置されており、 前記圧送室内の流体が圧縮される間、前記圧送室内には
   、前記ピストンの外部の圧力より高い流体圧力が発生さ
   れて、流体の流れが前記圧送室から前記すき間へそして
   該すき間を通って漏れる様な動作モードを持ち、この為
   、前記流体の流れが前記すき間の長さに沿って通過する
   時、次第に低くなる圧力を発生し、前記ピストンの外部
   の圧力より低くなり、この為、前記スカート部の末端領
   域が求心的に歪んで、前記すき間を閉じて前記流れを停
   止する傾向を持つ様にした液体推進剤を用いる銃。 ６）特許請求の範囲５）に記載した液体推進剤を用いる
   銃に於て、前記流体の流れが、流れの断面積の減少の結
   果として、前記次第に低くなる圧力を発生する液体推進
   剤を用いる銃。 ７）特許請求の範囲５）に記載した液体推進剤を用いる
   銃に於て、前記流体の流れが、少なくとも１つには、境
   界摩擦の結果として、前記次第に低くなる圧力を発生す
   る液体推進剤を用いる銃。 ８）特許請求の範囲５）に記載した液体推進剤を用いる
   銃に於て、前記充填弁及びスカート部の一方又は両方が
   前記すき間を作る様に構成され且つ配置されている液体
   推進剤を用いる銃。