説明

流体機械のシール構造

【課題】低コスト化及び長寿命化を図ることができる流体機械のシール構造を提供することを課題とする。
【解決手段】環状のパッキン20を両側から挟み込むべく当該パッキン20の片側に配設する環状のオスアダプタ21を、断面略V字状の凸部21aを有し、平板からプレスにより製作する構成とすることで、簡易な構成で製造コストを抑制し、低コスト化を図ると共に、この断面略V字状の凸部21aの弾性機能により、パッキン20を押圧することで、パッキン20に荷重を与えて遊びを無くし、長寿命化を図る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体機械のシール構造に関する。
【背景技術】
【0002】
往復動部材が、マニホルド内に形成されたシリンダ部内を往復動することにより、当該シリンダ部内の先端側に形成されたポンプ室で流体のポンプ作用を行う往復動ポンプが知られている。このような往復動ポンプでは、シリンダ部と往復動部材との間に高圧シールを設け、当該高圧シールにより、ポンプ室の高圧流体がシリンダ部と往復動部材との間を伝って駆動部側へ漏出することを防止している。このような高圧シールとしては、円環状を成す複数のVパッキンを往復動部材の往復動方向に積層し、この積層されたVパッキンを両側から挟み込むべく、Vパッキンの両側に、円環状のアダプタを配設したものが広く採用されている。
【0003】
しかしながら、このようなVパッキンを用いたシール構造にあっては、長期間の使用に連れてVパッキンが摩耗し遊びが生じて長寿命化が図れないという問題がある。そこで、以下の特許文献1〜3には、Vパッキンに弾性力等の荷重を与えることにより遊びを無くし、長寿命化を図る技術が開示されている。
【0004】
特許文献1の技術は、圧縮コイルバネによりオスアダプタを介してVパッキンに荷重を与えるものである。また、特許文献2、3の技術は、圧縮コイルバネ及び従来のアダプタに代えて、弾性機能を有する新規なアダプタを用いるものであり、特許文献2では、可撓性材料から成り中空部を有するアダプタを用い、特許文献3では、アダプタとして合成ゴム等の弾性リングを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭63−259175号公報
【特許文献2】実公平1−35978号公報
【特許文献3】実公平2−29320号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1にあっては、別途圧縮コイルバネが必要のため、部品点数が増加し高コスト化する。また、特許文献2にあっては、弾性機能を発揮すべくアダプタが可撓性材料から成り中空部を有する構成のため、構造が複雑で製造コストが高くなる。また、特許文献3にあっては、アダプタとして合成ゴム等の弾性リングを用いるため低コストではあるが、荷重を十分に与えることができない場合があると共に寿命に問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で製造コストが抑制され低コスト化が図られると共に長寿命化が図られる往復動ポンプを始めとした流体機械のシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明による流体機械のシール構造は、環状のパッキン(20)と、当該パッキン(20)を両側から挟み込むべくパッキン(20)の片側に配設される環状のオスアダプタ(21)とを備えた流体機械のシール構造において、オスアダプタ(21)は、平板からプレスにより成形されて断面略V字状の凸部(21a)を有し、この断面略V字状の凸部(21a)がパッキン(20)を押圧する弾性機能を有することを特徴としている。
【0009】
このような流体機械のシール構造によれば、環状のパッキン(20)を両側から挟み込むべく当該パッキン(20)の片側に配設された環状のオスアダプタ(21)が、断面略V字状の凸部(21a)を有する構造で、平板からプレスにより製作されるため、簡易な構成で製造コストが抑制され、低コスト化が図られると共に、この断面略V字状の凸部(21a)の弾性機能により、パッキン(20)が押圧されるため、パッキン(20)に荷重が与えられて遊びが無くされ、長寿命化が図られる。
【0010】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、流体機械を、往復動ポンプ(100)とし、パッキン(20)を、往復動する往復動部材(3)に摺接するVパッキンとする構成が挙げられる。
【発明の効果】
【0011】
このように本発明によれば、低コスト化及び長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る流体機械のシール構造を適用した往復動ポンプを示す縦断面図である。
【図2】図1中の要部を示す拡大図である。
【図3】図1及び図2中のオスアダプタを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る流体機械のシール構造の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る流体機械のシール構造を適用した往復動ポンプを示す縦断面図、図2は、図1中の要部を示す拡大図、図3は、図1及び図2中のオスアダプタを示す縦断面図であり、本実施形態では、流体機械を往復動ポンプとして以下説明する。
【0014】
図1に示すように、往復動ポンプ100は、クランクシャフト1にコンロッド2を介して連結されたプランジャ3a及びセラミックスリーブ(プランジャスリーブ)3bから構成される往復動部材3が、クランクシャフト1の回転駆動に従いシリンダ部4内を往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプである。なお、図1あっては、往復動部材3の中心線Aから上側部分は往復動部材3が上死点の場合を示し、下側部分は往復動部材3が下死点の場合を示す。
【0015】
この往復動ポンプ100は、マニホルド5と、このマニホルド5に連結されたクランクケース6とにより外形が構成されている。マニホルド5には、セラミックスリーブ3bが往復動するシリンダ部4と、このシリンダ部4の先端側にポンプ室7とが形成され、一方、クランクケース6には、往復動部材3の駆動部を構成するクランクシャフト1、クランクシャフト1に回転可能に連結されたコンロッド2、及び、プランジャ3aとコンロッド2とを回転可能に連結するピストンピン8が配置されている。
【0016】
そして、クランクシャフト1が回転し、コンロッド2及びピストンピン8を介して往復動部材3がクランクシャフト1側に向かって移動することによってポンプ室7が減圧され、マニホルド5に設けられた吸入弁9及び吐出弁10が各々開及び閉となり、作動流体(液体)は、吸入口11、吸入弁9を通してポンプ室7へ吸入され、一方、往復動部材3がクランクシャフト1とは反対側に向かって移動することによってポンプ室7が加圧され、吸入弁9及び吐出弁10が各々閉及び開となり、ポンプ室7の作動流体は吐出弁10を通して吐出口12へ吐出され、作動流体を吸入し吐出するポンプ作用を行う構成とされている。
【0017】
また、このような往復動ポンプ100にあっては、作動流体の漏洩を防止するための高圧シール13及び低圧シール14と、駆動部の潤滑油の漏洩を防止するためのオイルシール15とが、往復動部材3と液密に摺接するように、ポンプ室7側からクランクシャフト1側に向けてこの順に配設され、高圧シール13と低圧シール14との間には、連通路16を介して吸入口11と連通し当該吸入口11から吸入された作動流体の一部によって往復動部材3(セラミックスリーブ3b)を冷却するための冷却流路17が設けられている。
【0018】
ここで、高圧シール13は、ポンプ室7の高圧流体がシリンダ部4と往復動部材3(セラミックスリーブ3b)との間を伝って駆動部側へ漏出するのを防止するためのものであり、そのシール構造は、図2に示すように、軸線方向(往復動部材3の往復動方向)に積層された複数のVパッキン20と、この積層されたVパッキン20を両側から挟み込むオスアダプタ21及びメスアダプタ22と、を備える構成とされている。
【0019】
Vパッキン20は、例えばゴム等より成り、円環状に構成されてその断面が略V字状を成すように構成されている。このVパッキン20は、その内周側が、往復動部材3(セラミックスリーブ3b)に摺接し、その外周側が、マニホルド5に形成された高圧シール13収容用の拡径部5aの内周面に密接する。そして、ここでは、V字を構成する凸部がメスアダプタ22側に向かうように配設されている。また、メスアダプタ22は、円環状に構成されて軸線方向の一方側(図示右側)に配設され、Vパッキン20をオスアダプタ21との間で良好に挟み込むべく、Vパッキン20のV字を構成する凸部が進入する凹部を有する構成とされている。
【0020】
ここで、特に本実施形態のオスアダプタ21は、図2及び図3に示すように、円環状に構成されてその断面が略V字状の凸部21aを有する構成とされ、当該凸部21aがメスアダプタ22側に向かうように配設されている。このオスアダプタ21は、図3に示すように、V字を構成する外周側の端部が、軸線方向に対して半径方向外側に垂直に延びる円環状の鍔部21bを有し、この鍔部21bの底面(図示左側面)は平面とされ、この平面が、図2に示すように、上記高圧シール13収容用の拡径部5aの端面5bに面接触する構成とされている。また、オスアダプタ21のV字を構成する内周側の端部21cは、拡径部5aの端面5bに対して軸線方向に離間するように構成されている。
【0021】
このように円環状に構成されて断面略V字状の凸部21aを有するオスアダプタ21は、特に本実施形態にあっては、平板からプレスにより成形されている。なお、ここでは、オスアダプタ21の断面形状は、肉厚3mm以下でその厚みは一定とされている。
【0022】
斯くの如く、オスアダプタ21は、平板からプレスにより成形されているが、薄肉であり、V字を構成する外周側の鍔部21bがマニホルド5の端面5bに面接触すると共に、V字を構成する内周側の端部21cがマニホルド5の端面5bに対して軸線方向に離間する構成とされているため、V字の頂点及び内周側は軸線方向に撓むことができる。
【0023】
すなわち、オスアダプタ21は、その断面略V字状の凸部21aが、メスアダプタ22との間に配置されている複数のVパッキン20をメスアダプタ22側に押圧する弾性機能を備える。
【0024】
このような構成を有するシール構造においては、円環状のVパッキン20を両側から挟み込むべくVパッキン20の片側に配設された円環状のオスアダプタ21が、断面略V字状の凸部21aを有する構造で、平板からプレスにより製作されるため、簡易な構成で製造コストが抑制され、低コスト化が図られると共に、この断面略V字状の凸部21aの弾性機能により、Vパッキン20が押圧されるため、Vパッキン20に荷重が与えられて遊びが無くされ(締め代(シメシロ)が補足され)、長寿命化が図られる。
【0025】
また、本実施形態によれば、上述したオスアダプタ21の弾性機能により、組み立て初期のVパッキン20の遊びや締め代(シメシロ)も調整することができる。
【0026】
また、本実施形態によれば、V字を構成する外周側の鍔部21bの底面が平面とされてマニホルド5の端面5bに面接触するため、高圧シール13を組み立てるときのオスアダプタ21のV字の頂点の位置の寸法精度を高めることができる。
【0027】
因みに、金型成形されたVパッキンには厚さにバラツキがあり、特に厚みがプラスの組み合わせでは締め代が過剰に増えてしまい、組み立てが困難になることがあるが、本実施形態によれば、オスアダプタ21の弾性機能によりVパッキンを正常に組み立てることができる。
【0028】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好適であるとして、パッキンをVパッキン20としているが、Uパッキン等に対しても適用可能である。また、往復動ポンプ以外の流体機械に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【0029】
3…往復動部材、3b…セラミックスリーブ、13…高圧シール、20…Vパッキン(パッキン)、21…オスアダプタ、21a…凸部、100…往復動ポンプ(流体機械)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体機械に用いられるシール構造であって、環状のパッキン(20)と、当該パッキン(20)を両側から挟み込むべく前記パッキン(20)の片側に配設される環状のオスアダプタ(21)とを備えた流体機械のシール構造において、
前記オスアダプタ(21)は、平板からプレスにより成形されて断面略V字状の凸部(21a)を有し、この断面略V字状の凸部(21a)が前記パッキン(20)を押圧する弾性機能を有することを特徴とする流体機械のシール構造。
【請求項2】
前記流体機械は、往復動ポンプ(100)であり、
前記パッキン(20)は、往復動する往復動部材(3)に摺接するVパッキンであることを特徴とする請求項1記載の流体機械のシール構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−17376(P2011−17376A)
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−161940(P2009−161940)
【出願日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【出願人】(000141174)株式会社丸山製作所 (134)
【Fターム(参考)】