(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動する外側部材と内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕切るために前記環状間隙内に設けられる高圧流体封止装置であって、
前記外側部材の内周と前記内側部材の外周との間の間隙で前記高圧部と低圧部との間に前記相対移動方向に対面する向きに挿入された弾性リングと、
該弾性リングを低圧部側で支承するパッキンリングと、
該パッキンリングを低圧部側で支承し、該パッキンリングより高い降伏強度を有したバックアップリングと、
該バックアップリングを低圧部側で支承し、前記相対移動方向に対面する向きに配置されたボトムアダプタリングと、
を少なくとも備えた高圧流体封止装置において、
前記ボトムアダプタリングと前記内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙の一部に、自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料のベアリングスリーブが、その高圧部側にボトムアダプタリングの一部金属部を設けて前記内側部材と摺接する状態で挿入され、該金属部と前記内側部材とに間に予め定められた間隙を有していることを特徴とする高圧流体封止装置。
【請求項２】
前記ボトムアダプタリングと前記ベアリングスリーブとを低圧部側で支承するストッパーリングを備えたことを特徴とする請求項１に記載の高圧流体封止装置。
【請求項３】
前記ベアリングスリーブの内径が、前記ボトムアダプタリングの内径と同じか、若しくは小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧流体封止装置。
【請求項４】
前記ボトムアダプタリングと前記ストッパーリングとが一体構造であることを特徴とする請求項２又は３に記載の高圧流体封止装置。
【請求項５】
相対移動する外側部材と内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕切るために前記環状間隙内に設けられる高圧流体封止装置であって、
前記外側部材の内周と前記内側部材の外周との間の間隙で前記高圧部と低圧部との間に前記相対移動方向に対面する向きに挿入された弾性リングと、
該弾性リングを低圧部側で支承するパッキンリングと、
該パッキンリングを低圧部側で支承し、該パッキンリングより高い降伏強度を有したバックアップリングと、
該バックアップリングを低圧部側で支承し、前記相対移動方向に対面する向きに配置されたボトムアダプタリングと、
を少なくとも備えた高圧流体封止装置において、
前記ボトムアダプタリングの内表面で前記内側部材と摺接する面の一部に、その高圧部側に一部金属部を設けて自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料がライニング処理され、該金属部と前記内側部材とに間に予め定められた間隙を有していることを特徴とする高圧流体封止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばポンプのような装置において、高圧の流体をシールするのに好適な高圧流体封止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高圧の流体をシールする装置として、パッキン箱にアダプタリング、パッキンリング、弾性リング、バックアップリング等から成るものが従来から広く使用されており、このような装置の一例として、本願出願人は既にシール性が高く、かつ、長寿命の高圧流体封止装置を提案した（特公平７−３５８５８）。
【０００３】
図５は前記従来装置の一例の断面図である。図５に示すように、従来装置は、パッキン箱３内に、高圧部から低圧部に向かって、トップアダプタリング４、弾性リング５、パッキンリング６、バックアップリング７、ボトムアダプタリング８ｂで構成されており、内側部材２が相対移動方向（図１参照）に反復移動しながら、この従来装置が流体を高圧側から低圧側に洩れないようにシールしている。
【０００４】
図５と同一若しくは相当のリングで構成されている装置の場合、前記パッキンリング６及びバックアップリング７の一部が摩耗し、変形してくると、図６に示すようにパッキンリング６と内側部材２との間に間隙Ａが生じる。この間隙Ａが生じると、内側部材２の相対移動方向は軸線方向成分のみならず、軸線の垂直方向成分が発生してしまう。そのため、前記ボトムアダプタリング８ｂをかじるという現象（かじり）が起こる。
【０００５】
このかじりを防止するために、従来、ボトムアダプタリング８ｂの内表面に表面処理を施していた。
【０００６】
さらに、内側部材２とボトムアダプタリング８ｂとの摺接面に液潤滑を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッキンリング６の摩耗、変形が大きく、また、前記摺接面の液潤滑の均一性に問題がある場合には（即ち潤滑不良が起こった場合には）、かじりが生じてしまい、シール性が低下する。かじりが起こると、ボトムアダプタリング８ｂ、及び、内側部材２にダメージを与えるだけでなく、更にパッキンリング６の摩耗、変形が促進される。そのため、パッキンリング６、ボトムアダプタリング８ｂ、及び、内側部材２を頻繁に交換する必要があり、寿命が短かった。
【０００８】
特に、内側部材２が高速で相対移動する場合には、前述の摩耗、変形も著しく、パッキンリング６、ボトムアダプタリング８ｂ、及び、内側部材２の交換頻度が高く、極めて寿命が短かった。
【０００９】
また、従来技術では内側部材２とボトムアダプタリング８ｂとの摺接面に外部からの液潤滑手段が必要であったため、無液潤滑が要求される使用環境に対しては使用することができなかった。
【００１０】
前述の如く、本発明は、斯かる実情に鑑み、長寿命で、かつ、無液潤滑が可能な高圧流体封止装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、相対移動する外側部材と内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕切るために前記環状間隙内に設けられる高圧流体封止装置であって、
前記外側部材の内周と前記内側部材の外周との間の間隙で前記高圧部と低圧部との間に前記相対移動方向に対面する向きに挿入された弾性リングと、
該弾性リングを低圧部側で支承するパッキンリングと、
該パッキンリングを低圧部側で支承し、該パッキンリングより高い降伏強度を有したバックアップリングと、
該バックアップリングを低圧部側で支承し、前記相対移動方向に対面する向きに配置されたボトムアダプタリングと、
を少なくとも備えた高圧流体封止装置において、
前記ボトムアダプタリングと前記内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙の一部に、自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料のベアリングスリーブが、その高圧部側にボトムアダプタリングの一部金属部を設けて前記内側部材と摺接する状態で挿入され、該金属部と前記内側部材とに間に予め定められた間隙を有していることを特徴としている。
【００１２】
図１に示すように、ボトムアダプタリング８と内側部材２とからなる二部材間に形成された環状隙間に、自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料のベアリングスリーブ９が、内側部材２と摺接する状態で挿入されている。従って、本発明によれば、ベアリングスリーブ９の持つ材料自体の自己潤滑性により、ベアリングスリーブ９と内側部材２との摺接面に対して外部からの液潤滑手段が不要となる。そのため、外部からの液潤滑手段に起因する予期せぬ潤滑不良がなくなり、前記摺接面が常に安定した潤滑状態となり、従来技術のようなかじりが防止できる。かじりを防止することは、ボトムアダプタリング８、パッキンリング６、及び、内側部材２の異常摩耗の促進を抑制するという効果につながるから、パッキンリング６のシール性能が安定し、長寿命化が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の高圧流体封止装置において、前記ボトムアダプタリングと前記ベアリングスリーブとを低圧部側で支承するストッパーリングを備えたことを特徴としている。
【００１４】
シールされる流体の圧力が高圧部側から低圧部側に向かって作用するために、図１に示す構成ではベアリングスリーブ９がその圧力に押されて、低圧部側へずれる可能性がある。このベアリングスリーブ９が低圧部側へずれると、内側部材２との摺接面の潤滑状態に悪影響を及ぼし、かじりが生じて、パッキンリング６や内側部材２の摩耗を早めてしまう可能性がある。よって、上記の本発明では、図２に示すように、ボトムアダプタリング８とベアリングスリーブ９とを低圧部側で支承するストッパーリング１０を備えたことで、ベアリングスリーブ９が低圧部側へずれることを防止でき、ボトムアダプタリング８内で安定に保持される。これにより、前記摺接面の潤滑状態が安定するから、より長寿命化が可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の高圧流体封止装置において、前記ベアリングスリーブの内径が、前記ボトムアダプタリングの内径と同じか、若しくは小さいことを特徴としている。
【００１６】
前記ベアリングスリーブ９の内径が、前記ボトムアダプタリング８の内径より大きい場合には、ベアリングスリーブ９と内側部材２とが摺接しないことになり、ベアリングスリーブ９の持つ自己潤滑性を利用できない。よって、ベアリングスリーブ９の内径は、ボトムアダプタリングの内径と少なくとも同じか、若しくは小さい寸法関係となっている必要がある。
【００１７】
より好ましくは，ベアリングスリーブ９の内径が、ボトムアダプタリング８の内径より０．０２ｍｍ程度小さい方が、より長寿命となるので良い。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の高圧流体封止装置において、前記ボトムアダプタリングと前記ストッパーリングとが一体構造であることを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、図３に示すように、前記ボトムアダプタリング８ａが、図２のストッパーリング１０に相当する部材と一体構造となっているから、ストッパーリング１０が外れたり、緩んだりすることがなく、ベアリングスリーブ９と内側部材２との摺接面の潤滑状態が安定する。
【００２０】
また、部品の構造が簡単になるので、メンテナンスも容易に行うことができる。  さらに、前記ボトムアダプタリング８ａを、図３に示す厚さＢと厚さＣが同一となるように製作しておけば、ボトムアダプタリング８ａの挿入方向を間違えることがないので、本高圧流体封止装置の組立作業の効率化が図れる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、相対移動する外側部材と内側部材とからなる二部材間に形成された環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕切るために前記環状間隙内に設けられる高圧流体封止装置であって、
前記外側部材の内周と前記内側部材の外周との間の間隙で前記高圧部と低圧部との間に前記相対移動方向に対面する向きに挿入された弾性リングと、
該弾性リングを低圧部側で支承するパッキンリングと、
該パッキンリングを低圧部側で支承し、該パッキンリングより高い降伏強度を有したバックアップリングと、
該バックアップリングを低圧部側で支承し、前記相対移動方向に対面する向きに配置されたボトムアダプタリングと、
を少なくとも備えた高圧流体封止装置において、
前記ボトムアダプタリングの内表面で前記内側部材と摺接する面の一部に、その高圧部側に一部金属部を設けて自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料がライニング処理され、該金属部と前記内側部材とに間に予め定められた間隙を有していることを特徴とするものである。
【００２２】
即ち、前記ベアリングスリーブの代わりとして図４に示すように、ボトムアダプタリング８ｃの内表面の一部には、自己潤滑性を有する耐摩耗樹脂でライニング処理１１が施されている。これにより、ベアリングスリーブを挿入することなく、長寿命で、無液潤滑が可能となる。もちろん、部品構成が簡素化できるため、組立時の作業効率も向上する。ここで、ボトムアダプタリング８ｃの高圧部側には図４に示すように、ライニング処理されていない部分（金属部）を設ける必要があり、その金属部には僅かな間隙Ｅがあることが望ましい。この理由は、前記金属部が存在せずボトムアダプタリング８ｃの内周面全面にライニング処理が施されていると、高圧部側からの流体の圧力によりバックアップリング７がライニング処理１１を低圧部側に押し出してしまう可能性があるからである。
【００２３】
また、前記ライニング処理１１の厚さは０．１〜３ｍｍ程度にするのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。各図中、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を表わしている。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態の第１実施例を示している。外側部材１（例えばシリンダー）と内側部材２（例えばプランジャーやピストン）とからなる二部材間に形成された環状間隙を封止して、高圧部と低圧部とを仕切るために、該環状間隙にパッキン箱３が挿入されている。パッキン箱３は、内側部材２の相対移動方向に対面する向きに配置されたトップアダプタリング４と、該トップアダプタリング４の低圧部側に当接する弾性リング５と、該弾性リング５を低圧部側で支承するパッキンリング６と、該パッキンリング６を低圧部側で支承し、該パッキンリング６より高い降伏強度を有したバックアップリング７と、該バックアップリング７を低圧部側で支承し、相対移動方向に対面する向きに配置されたボトムアダプタリング８と、該ボトムアダプタリング８と内側部材２とからなる二部材間に形成された環状間隙に、自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料のベアリングスリーブ９とで構成されている。また、ベアリングスリーブ９の内径は、ボトムアダプタリング８の内径より小さくなるように製作されている。
【００２６】
パッキンリング６は、弾性リング５の弾性力により内側部材２に対して押圧した状態で摺接し、流体の高圧部側から低圧部側への洩れをシールしている。従って、時間の経過と共にパッキンリング６及びバックアップリング７の一部が摩耗し、変形してくると、内側部材２との間の一部に間隙（例えば、図６の間隙Ａ）が生じる。このような間隙が生じると、内側部材２の相対移動方向は軸線方向成分のみならず、軸線の垂直方向成分が発生してしまう。これにより、内側部材２は軸線方向に相対移動するだけでなく、軸線の垂直方向にも移動することとなり、ボトムアダプタリングが従来技術のもの（図６の８ｂ）であれば、該ボトムアダプタリングをかじってしまう。
【００２７】
しかし、本発明では、自己潤滑性を有する耐摩耗性樹脂材料のベアリングスリーブ９を図１に示すように挿入しているから、内側部材が軸線の垂直方向に移動しても自己潤滑性の特性によりかじりを防止することができ、パッキンリング６、内側部材２の長寿命化が可能となるのである。
【００２８】
また、ベアリングスリーブ９が自己潤滑性を有しているため、内側部材２との摺接面を外部から液潤滑する必要がなく、無液潤滑が要求される使用環境に対しても使用することができる。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態の第２実施例を示している。ここで、図１と同一構成を成している部分の説明については省略する。第２実施例では、ボトムアダプタリング８とベアリングスリーブ９とを低圧部側で支承するストッパーリング１０が挿入されているから、高圧部側からの流体の圧力によりベアリングスリーブ９が低圧部側へずれることを防止できる。これにより、ベアリングスリーブ９と内側部材２との摺接面の潤滑状態が常に安定するから、かじりが防止でき、より長寿命化が可能となる。
【００３０】
図２に示す、ストッパーリング１０の厚さＣと、ボトムアダプタリング８の厚さＢは、同一若しくは同等であることがより好ましい。
【００３１】
また、好ましくは、前記厚さＢ及びＣは１〜５ｍｍ程度である方がよい。
【００３２】
一方、ボトムアダプタリングの高圧部側金属部、及びストッパーリング１０と、内側部材２との間隙Ｄは０．０１〜０．１ｍｍ程度の範囲になる方が好ましい。
【００３３】
図３は本発明の実施の形態の第３実施例を示している。ここで、図１及び図２と同一構成を成している部分の説明については省略する。第３実施例では、ボトムアダプタリング８ａがストッパーリング１０の機能を有した一体構造となっている。
【００３４】
図３に示す、ボトムアダプタリング８ａの厚さＢと厚さＣは同一寸法で製作されており、組立作業中に、該ボトムアダプタリング８ａの挿入方向に間違いが生じないように工夫されている。
【００３５】
図４は本発明の実施の形態の第４実施例を示している。ここで、図１、図２及び図３と同一構成を成している部分の説明については省略する。第４実施例では、ボトムアダプタリング８ｃに前記ベアリングスリーブを挿入する代わりに、ボトムアダプタリング８ｃの内表面の一部に（高圧部側に一部金属部を設けて）自己潤滑性を有する耐摩耗樹脂材料をライニング処理している。このライニング処理１１により、前記ベアリングスリーブと同等の機能を得ることができるだけでなく、部品数を削減できるので組立作業効率の改善にも寄与できる。
【００３６】
前記ライニング処理１１の厚さは、０．１〜３ｍｍ程度の範囲にするのが良い。
【００３７】
こうして、長寿命で、かつ、無液潤滑が可能な高圧流体封止装置を提供できるのである。また、前記ベアリングスリーブやライニング処理にシール性の高い材料を用いればシール性も増すという相乗効果が得られるので、目的に応じてベアリングスリーブやライニング処理の材料を選択するのが好ましい。
【００３８】
図１〜図４ではトップアダプタリング４が配置されている実施例を示したが、外側部材１をトップアダプタリングとして代用し、該トップアダプタリングを配置しない構成としても良い。この場合は、パッキン箱３のコーナーＲ部はなるべく小さくしておく方が望ましい。
【００３９】
尚、本発明の高圧流体封止装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜５に記載の高圧流体封止装置によれば、かじりが防止でき、長寿命で、かつ、無液潤滑が可能という優れた効果を奏し得る。尚、この発明の結果、性能試験において、従来品に比べてパッキン寿命が約２００時間から約９００時間へと約５倍近く延びたことが確認されている。
【００４１】
また、メンテナンスの周期が長くなるので、コスト低減、装置全体の信頼性向上という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す高圧流体封止装置の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す高圧流体封止装置の断面図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す高圧流体封止装置の断面図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す高圧流体封止装置の断面図である。
【図５】従来技術の高圧流体封止装置を説明するための断面図である。
【図６】内側部材がかじることを説明するための高圧流体封止装置の断面図である。
【符号の説明】
１：外側部材
２：内側部材
３：パッキン箱
４：トップアダプタリング
５：弾性リング
６：パッキンリング
７：バックアップリング
８、８ａ、８ｂ、８ｃ：ボトムアダプタリング
９：ベアリングスリーブ
１０：ストッパーリング
１１：ライニング処理
【図１】
0004632282.tif 000002
【図２】
0004632282.tif 000003
【図３】
0004632282.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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