JP2011017376A

JP2011017376A - 流体機械のシール構造

Info

Publication number: JP2011017376A
Application number: JP2009161940A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ochiai; 徹也落合
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【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。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体機械のシール構造に関する。

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。

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。

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。

特開昭６３−２５９１７５号公報実公平１−３５９７８号公報実公平２−２９３２０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１中の要部を示す拡大図である。図１及び図２中のオスアダプタを示す縦断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

Claims

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。
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。