JP2008164162A - 高圧シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は高圧シール装置に関し、原料の処理や細分化を行うための高圧均質化装置、高圧ポンプにおいて、ロッド乃至はピストンに対する過大変形を防止して追従性を良くし、圧接力にてロッド等に密接して高圧雰囲気下にて優れたシール性、耐磨耗性を有する。
【解決手段】断面中高のパッキング収納凹部２を有するトップアダプタ１と、断面中高のパッキング支持面部４を有するボトムアダプタ３と、トップアダプタとボトムアダプタ３との間に設けられ、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状のパッキング部材５と、パッキング部材相互間に介装されるバックアップリング６とを組立てた高圧シール装置Ａおいて、パッキング部材は、硬質の合成樹脂にて形成され、上面５ａおよび／または下面５ｂと、トップアダプタ、バックアップリングの上面６ａまたは下面６ｂ、ボトムアダプタ３の上面３ａとの対向面の２者間に圧縮力により密接可能な変形許容空隙Ｋを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は高圧シール装置に関し、例えば懸濁液に含まれる原料を高圧雰囲気下で分散、乳化を行ったり、破砕を行う等、原料の処理や細分化を行うための高圧均質化装置、また、高圧ポンプにおいて、摺動動作するロッド乃至はピストンに対する過大変形を防止して追従性が良好であるとともに、適当な圧接力にてロッド乃至はピストンに密接して高圧雰囲気下において優れたシール性を発揮し、しかも、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮し、耐熱性を発揮するものである。

従来、例えば、摺動動作するプランジャーと、該プランジャーを収容するプランジャー孔をもつポンプのような機械に用いられるパッキング組立体として、上下の硬質な充填リングとの間にＶ字型断面をなし、ニトリルゴムにより形成された複数個の軟質リングと、該軟質リング間に挟まれ、フッ素樹脂にて形成された硬質リングとを積層したものがあった（例えば特許文献１参照。）。

また、パッキング組立体としての他の従来技術として、プランジャー孔の一端に締め込まれるパッキング押さえ材と、該パッキング押さえ材に接するパッキング押さえスペーサと、該パッキング押さえスペーサに接する潤滑リングと、前面が凹形状、後面が凸形状をなし、分離されたパッキングリングと、潤滑リングとパッキングリングとの間に位置し、前記パッキングリングの後面の凸形状に対応する凹状の前面が前記パッキングリングに接触する雌のアダプターリングと、第一の前記パッキングリングの前面側に位置し、前記パッキングリングの前面側の凹形状に対応する凸状の後面が前記パッキングリングに接する雄のアダプターリングと、を備えたパッキング組立体があった（例えば特許文献２参照。）。
米国特許第５,５７７,７３７号公報 米国特許第４,５７２,５１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記従来のパッキング組立体は、上下の硬質な充填リングとの間にＶ字型断面をなし、ニトリルゴムにより形成された複数個の軟質リングと、該軟質リング間に挟まれ、フッ素樹脂にて形成された硬質リングとを積層することによりプランジャー孔内に金属よりなる硬質材にて形成されるプランジャーを摺動可能に支持する構造なので、高圧下でプランジャーが往復して摺動動作すると、プランジャーに対して軟質リングは、柔軟性によって極度に弾性変形し、プランジャーに対する密接度が良い反面、プランジャー、またはロッドの運転速度が速くなったり、プランジャー孔内の内圧が高まり、高熱になると、柔軟性、弾性変形、強度等は急速に劣化し、プランジャーに対する密着性とシール性が損なわれ、液漏れを生ずる。

また、特許文献１に記載の上記従来のパッキング組立体では、金属製のプランジャーが摺動動作することによりニトリルゴムにより形成された軟質リングは、耐磨耗性に欠けて磨耗が甚だしくなるとともに、ひび割れを生じたり、プランジャーに対する密接個所が応力限界により損壊し、機械的寿命は短命であった。このため、軟質リングは、頻繁に交換作業が必要になり、保守・点検にも多大な労力が必要であった。

このように、金属製のプランジャーに対して軟質リングの軟質度を増すことにより圧接力を強くしてシール性を高めると、磨耗性に欠けることになり、反対に軟質リングの磨耗性を高めると、軟質リングの軟質性が損なわれ、プランジャーに対するシール性に欠けることになるため、シール性と、磨耗性との調和がとれた高圧シール材を得ることは従来、至難の事柄であった。そもそも、特許文献１に記載の上記従来のパッキング組立体は、８０００〜１２０００ＰＳＩ程度の常用圧力にてシール性を発揮するものであり、１００ＭＰａ以上の高圧下において物理的性質が劣化することなく、充分なシール性を得るものではなく、実用に供されるものではなかった。

また、特許文献２に記載の上記従来のパッキング組立体は、プランジャー孔内には、金属にて形成され凹状の前面を有する雌のアダプターリングと、凸状の後面を有する雄のアダプターリングとの間に断面略Ｖ字状の分離されたパッキングリングを複数個介装しているので、高圧下でプランジャーが往復して摺動動作すると、金属にて形成される雄の前記アダプターリングと、雌の前記アダプターリングとの硬性と、潤滑リングによる潤滑性とにより金属にて形成したプランジャーに対する潤滑性は発揮されるようになるが、上記特許文献１と同様にプランジャーに対するパッキングリングの耐磨耗性が充分には改善されてはいないとともに、柔軟性、弾性に欠け、劣化やひび割れが生じたり、プランジャーに対する密接個所は応力限界を越え、損壊も生ずる。

この特許文献２に記載の上記従来のパッキング組立体でも、パッキングリングの耐磨耗性、柔軟性、弾性変形、強度等の低下は、プランジャーの運転速度が速くなったり、プランジャー孔内の内圧が高まったり、高熱になると、見られ、パッキング組立体のシール性が未だ不十分であり、液漏れを生じ、機械的寿命は短命であり、頻繁に新たなものと交換を必要とし、保守・点検に多大な労力が必要になり、１００ＭＰａ以上の高圧下で充分なシール性が保証されるものではない。

しかも、特許文献２に記載の上記従来のパッキング組立体でも、プランジャー孔内には、前述のように、金属にて形成され凹状の前面を有する雌のアダプターリングと、凸状の後面を有する雄のアダプターリングとの間に断面略Ｖ字状の分離されたパッキングリングを複数個介装しているほか、プランジャー孔内には一端に締め込まれるパッキング押さえ材と、該パッキング押さえ材に接するパッキング押さえスペーサと、該パッキング押さえスペーサに接する潤滑リングと、を備えるものなので、部品点数が多くなり、構造が複雑化し、製作、及び組立ては容易には行えず、多くの時間および手間がかかった。

本発明は上記従来の欠点を解決し、高圧下でのパッキング部材の圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する過大変形を防止して追従性が良好であり、適当な圧接力にて密接して高圧雰囲気下においてさえも優れたシール性が発揮され、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長く、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が少なく、構造が簡単で製作、及び組立ては容易な高圧シール装置を提供することを目的とする。

発明は上記課題に鑑みなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
断面中高のパッキング収納凹部を底面に有する平面略環状のトップアダプタと、
断面中高のパッキング支持面部を上面に有する平面略環状のボトムアダプタと、
前記トップアダプタおよび前記ボトムアダプタとの間に配置され、平面略環状であり、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成された複数個のパッキング部材と、
金属にて平面略環状であり、且つ断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成され、下面にはパッキング収納部が設けられ、前記パッキング部材相互間に介装されるバックアップリングと、
を組立てた高圧シール装置おいて、
前記パッキング部材は、比較的硬質の合成樹脂にて形成され、
前記パッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面と、前記トップアダプタ、前記バックアップリングの上面または下面、前記ボトムアダプタの上面との対向面のうち、少なくとも２者間に、パッキング部材を軸長方向からの圧縮力により圧縮変形して密接可能な変形許容空隙を設けたことを特徴とする。

また、本願請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記変形許容空隙が、圧縮力解放時にはパッキング部材の厚みの中央二等分線近傍に設けられる接触部と、該接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い非接触面積が増大する非接触部分とにより形成され、装着時には前記トップアダプタ、前記パッキング部材、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタを組立固定する緊締ボルトの締付力に加え、プランジャー、またはロッドが挿入されることによる圧縮力により変形されて密接可能に設けられたことを特徴とする。

また、本願請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３において、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成されるとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の上面および下面は、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１または２において、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度に略一致するとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面の傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の下面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１または２において、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度に略一致して形成され、前記パッキング部材の上面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかの請求項において、前記パッキング部材は、プランジャー乃至はロッドに摺動自在に密接する少なくとも内周面に、高圧側から低圧側に次第に断面積が減少する斜面のリップ部が設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れかの請求項において、前記パッキング部材の内周側および外周側の側面は、前記中央二等分線に対して上端側が下端側よりも数度先搾りに形成されることを特徴とした。

また、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れかの請求項において、前記パッキング部材が、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂にて形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかの請求項において、前記パッキング部材が、１００（ＭＰａ）以上の高圧に耐えることを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０の何れかの請求項において、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタの少なくとも何れか１部材が、リン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料にて形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１の何れかの請求項において、前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記中央二等分線の近傍に形成される前記パッキング部材の接触部が、前記中央二等分線を中心とする所望半径の円弧部に形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２の何れかの請求項において、前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記パッキング部材の内周側、および外周側に形成される非接触部が、パッキング部材の厚みの中央二等分線に対して線対称に断面略三角形に形成されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３の何れかの請求項において、前記パッキング部材の上面の傾斜角度、および前記バックアップリングの上面の傾斜角度、並びに前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度が、前記パッキング部材の厚みの中央二等分線に対して５７．５度に形成されるとともに、前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けたパッキング収納部が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４の何れかの請求項において、前記パッキング部材の上面および下面、並びに前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部の傾斜角度が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されるとともに、前記バックアップリングの上面、およびボトムアダプタの上面が、前記中央二等分線に対して５７．５度に形成されたことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、断面中高のパッキング収納凹部を底面に有する平面略環状のトップアダプタと、断面中高のパッキング支持面部を上面に有する平面略環状のボトムアダプタと、前記トップアダプタおよび前記ボトムアダプタとの間に配置され、平面略環状であり、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成された複数個のパッキング部材と、金属にて平面略環状であり、且つ断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成され、下面にはパッキング収納部が設けられ、前記パッキング部材相互間に介装されるバックアップリングと、を組立てた高圧シール装置おいて、前記パッキング部材は、比較的硬質の合成樹脂にて形成され、前記パッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面と、前記トップアダプタ、前記バックアップリングの上面または下面、前記ボトムアダプタの上面との対向面のうち、少なくとも２者間に、パッキング部材を軸長方向からの圧縮力により圧縮変形して密接可能な変形許容空隙を設けたことを特徴とするので、パッキング部材に緊締ボルト等により軸長方向からの圧縮力が加わらない圧縮力解放時には、パッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面と、前記トップアダプタ、前記バックアップリングの上面または下面、前記ボトムアダプタの上面との対向面のうち、少なくとも２者間に変形許容空隙を設けたことにより減容化されている（この場合、本明細書において減容化とは変形許容空隙をパッキング部材に設けないものに比較して体積が減少することをいう）。そして、装着時に緊締ボルトにより軸長方向からの圧縮力によりパッキング部材の変形許容空隙は、圧縮変形されて間隔が狭められ、全体形状が整った状態でプランジャー、またはロッドが挿入されることにより軸長方向の圧縮力により密接可能になるのと、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で軸長方向における圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れが防止される。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

また、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。しかも、パッキング部材は、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、本願請求項２に記載の発明によれば、前記変形許容空隙が、圧縮力解放時にはパッキング部材の厚みの中央二等分線近傍に設けられる接触部と、該接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い非接触面積が増大する非接触部分とにより形成され、装着時には前記トップアダプタ、前記パッキング部材、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタを組立固定する緊締ボルトの締付力に加え、プランジャー、またはロッドが挿入されることによる圧縮力により変形されて密接可能に設けられたことを特徴とするので、圧縮力解放時にはパッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面と、前記トップアダプタ、前記バックアップリングの上面または下面、前記ボトムアダプタの上面との対向面のうち、少なくとも２者間に変形許容空隙を設けたことにより減容化されている。そして、この変形許容空隙は、装着時において緊締ボルトを締付けることにより間隔が狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることにより軸長方向の圧縮力が加わると、このパッキング部材の軸長方向からの圧縮力により変形許容空隙が圧縮変形されて密接可能になるのと、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されて保護されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形が促され、プランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、適当な圧接力によりプランジャー乃至はロッドに密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れが防止される。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

また、本願請求項３に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成されたことを特徴とするので、圧縮力解放時にパッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面に前記中央二等分線近傍に接触部から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙が、装着時において緊締ボルトを締付けることにより変形許容空隙の間隔を狭め、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力によりトップアダプタ、バックアップリング、ボトムアダプタに変形密接するとともに、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で軸長方向への圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になって適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れを防止できる。こうして、プランジャー乃至はロッドが軸長方向へ摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

このように、高圧下でのパッキング部材の圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好であり、パッキング部材は適当な圧接力にて密着して優れたシール性が発揮される。また、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。しかも、パッキング部材は、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成されるとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の上面および下面は、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とするので、圧縮力解放時にパッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面に前記中央二等分線近傍に接触部から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられることによりパッキング部材を減容化している変形許容空隙が、装着時において緊締ボルトを締付けることにより間隔が狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力によりトップアダプタ、バックアップリング、ボトムアダプタに変形密接されるとともに、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で軸長方向への圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れを防止できる。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

このように、高圧下でのパッキング部材の圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好であり、パッキング部材は適当な圧接力にて密着して優れたシール性が発揮される。また、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。しかも、パッキング部材は、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度に略一致するとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面の傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の下面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とするので、圧縮力解放時にパッキング部材の下面に前記中央二等分線近傍に接触部から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙が、装着時に緊締ボルトを締付けることにより間隔が狭められ、しかも、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力によりバックアップリング、ボトムアダプタに変形許容空隙を変形密接するとともに、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で軸長方向への圧力変形が促されてプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れを防止できる。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

このように、高圧下でパッキング部材は圧力変形に伴いプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、パッキング部材は適当な圧接力にてプランジャー乃至はロッドに密接して優れたシール性が発揮される。また、パッキング部材は、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。しかも、パッキング部材は、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度に略一致して形成され、前記パッキング部材の上面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とするので、圧縮力解放時にパッキング部材の上面とトップアダプタの下面との間、或いは前記パッキング部材の上面とバックアップリングの下面との間に前記中央二等分線近傍に接触部から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙によりパッキング部材は軸長方向に減容化されている。そして、装着時において緊締ボルトを締付けることにより変形許容空隙の間隔を狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力により変形許容空隙がトップアダプタ、バックアップリングに変形密接するとともに、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で軸長方向への圧力変形が促されてプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れを防止できる。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

このように、高圧下でのパッキング部材の圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好であり、パッキング部材は適当な圧接力にて密接するので、優れたシール性が発揮される。また、パッキング部材は、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。しかも、パッキング部材は、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、本発明の請求項７に記載の発明によれば、前記パッキング部材は、プランジャー乃至はロッドに摺動自在に密接する少なくとも内周面に、高圧側から低圧側に次第に断面積が減少する斜面のリップ部が設けられることを特徴とするので、パッキング部材は減容化される（この場合、本明細書において減容化とは次第に断面積が減少する斜面のリップ部をパッキング部材に設けないものに比較して体積が減少することをいう）ため、応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形は促されることによってプランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮されて液漏れを防止するとともにプランジャー乃至はロッドに対する摩擦は軽減され、耐磨耗性は向上される。

また、本発明の請求項８に記載の発明によれば、前記パッキング部材の内周側および外周側の側面は、前記中央二等分線に対して上端側が下端側よりも数度先搾りに形成されることを特徴としたので、パッキング部材は応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で適度に圧力変形が促されてプランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮されて液漏れを防止するとともにプランジャー乃至はロッドに対する摩擦は軽減され、耐磨耗性は向上される。

また、本発明の請求項９に記載の発明によれば、前記パッキング部材が、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかにて形成されることを特徴とするので、高圧力に耐える比較的硬質であり、また、高圧力下での圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好であり、適当な圧接力にて密着して優れたシール性が発揮され、また、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長く、耐熱性にも優れたものを得ることができる。

また、本発明の請求項１０に記載の発明によれば、前記パッキング部材が、１００（ＭＰａ）以上の高圧に耐えることを特徴とするので、１００（ＭＰａ）以下の圧力のもとにおいては勿論のこと、１００（ＭＰａ）以上の高圧下においてさえ、パッキング部材は、過度の圧縮変形が防止され、プランジャー乃至はロッドに対する追従性が良好になり、適当な圧接力にて密着して優れたシール性が発揮され、確実に液漏れを防止することができる。また、パッキング部材は、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮するので、機械的寿命は長く、耐熱性にも優れたものを得ることができる。従って、例えば懸濁液に含まれる原料を高圧雰囲気下で分散、乳化を行ったり、破砕を行う等、原料の処理や細分化を行うための高圧均質化装置、または、高圧ポンプにおいて、摺動動作するロッド乃至はピストン、プランジャーに対するシール装置を得ることができる。

また、本発明の請求項１１に記載の発明によれば、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタの少なくとも何れか１部材がリン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料にて形成されることを特徴とするので、高圧力の下において、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタはプランジャー乃至はロッドに対して耐磨耗性が向上されるとともに、高強度を発揮して機械的寿命は長くなり、耐熱性、防錆性、耐薬品性に優れる。

また、本発明の請求項１２に記載の発明によれば、前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記接触部が、前記中央二等分線を中心とする所望半径の円弧部に形成されることを特徴とするので、パッキング部材は前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面において、バックアップリングに挟まれて円弧部としての接触部にて支持され、この接触部にてトップアダプタ、および、バックアップリングに左右均衡して密接されて高圧力下でもシール性を発揮し、液漏れを確実に発揮する。

また、本発明の請求項１３に記載の発明によれば、前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記パッキング部材の内周側、および外周側に形成される非接触部が、パッキング部材の厚みの中央二等分線に対して線対称に断面略三角形に形成されたことを特徴とするので、パッキング部材は、圧縮力解放時には厚みの中央二等分線に対して線対称に断面略三角形に形成され、非接触部によりパッキング部材は減容化されている。そして、装着時において、緊締ボルトを締付けることにより変形許容空隙の間隔は狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力により圧縮変形されて非接触部材が密接するので、パッキング部材はプランジャー乃至はロッドに対して、過度の圧力変形が防止されるとともに、左右均衡して軸長方向に圧力変形が促され、軸長方向の数個が分散されて高圧力を受けることになるため、プランジャー乃至はロッドに対してパッキング部材は適当な圧接力にて密接して優れたシール性が発揮され、液漏れを確実に防止する。しかも、パッキング部材の内周側においては、パッキング部材のプランジャー乃至はロッドに対する磨耗を軽減して耐磨耗性が向上され、磨耗による発熱を抑え、耐命性が向上される。

また、本発明の請求項１４に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面の傾斜角度、および前記バックアップリングの上面の傾斜角度、並びに前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度が、前記パッキング部材の厚みの中央二等分線に対して５７．５度に形成されるとともに、前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けたパッキング収納部が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されたことを特徴とするので、パッキング部材の上面および下面には圧縮力解放時に前記中央二等分線近傍に接触部から遠退くのに伴い非接触面積が増大するように変形許容空隙が設けられることによりパッキング部材は減容化されている。そして、この変形許容間隙は、緊締ボルトを締付けることにより変形許容空隙の間隔は狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力により装着時において変形され、密接することによりプランジャー乃至はロッドに対して、過度の圧力変形が防止される。また、パッキング部材は、左右均衡して圧力変形が促され、軸長方向において数個が分散されて高圧力を受けることになり、プランジャー乃至はロッドに対してパッキング部材は適当な圧接力にて密接して優れたシール性が発揮され、液漏れが防止される。しかも、パッキング部材の内周側においては、パッキング部材のプランジャー乃至はロッドに対する磨耗を軽減して耐磨耗性が向上され、磨耗による発熱を抑え、耐命性が向上される。

また、本発明の請求項１５に記載の発明によれば、前記パッキング部材の上面および下面、並びに前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部の傾斜角度が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されるとともに、前記バックアップリングの上面、およびボトムアダプタの上面が、前記中央二等分線に対して５７．５度に形成されたことを特徴とするので、圧縮力解放時にはパッキング部材の下面に前記中央二等分線近傍に接触部から遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容間隙によりパッキング部材は減容化されている。そして、装着時においては緊締ボルトを締付けることにより変形許容空隙の間隔は狭められ、パッキング部材の全体形状を整えてからパッキング部材にプランジャー、またはロッドが挿入されることによる軸長方向の圧縮力によりパッキング部材は圧縮変形されて変形許容間隙が密接するとともに、パッキング部材は金属製のバックアップリング間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材は過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形が促されてプランジャー乃至はロッドに対する軸長方向への追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮され、液漏れを防止する。こうして、プランジャー乃至はロッドが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ、および前記ボトムアダプタ、パッキング部材間に設けられた前記バックアップリングは金属により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドに対するパッキング部材の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑える。

以下図面に従い、本発明を実施するための最良の形態につき詳細を説明する。

[実施形態１]
図１は本発明の高圧シール装置の実施形態１を示す圧縮力解放時の断面図、図２は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図、図３は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図、図４は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図、図５は同じく高圧シール装置を対象機器に装着した使用状態を示す断面図である。

図１乃至図５において、本発明のシール装置の実施形態１は、断面中高のパッキング収納凹部２を底面に有する平面略環状のトップアダプタ１と、断面中高のパッキング支持面部４を上面に有する平面略環状のボトムアダプタ３と、前記トップアダプタ１および前記ボトムアダプタ３との間に配置され、平面略環状であり、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成された複数個のパッキング部材５と、金属にて平面略環状であり、且つ断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成され、下面にはパッキング収納部７が設けられ、前記パッキング部材５相互間に介装されるバックアップリング６と、を組立てた高圧シール装置Ａおいて、前記パッキング部材５は、比較的硬質の合成樹脂にて形成され、前記パッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂ、或いは前記パッキング部材５の上面５ａまたは下面５ｂと、前記トップアダプタ１、前記バックアップリング６の上面６ａまたは下面６ｂ、前記ボトムアダプタ３の上面３ａとの対向面のうち、少なくとも２者間にパッキング部材５を軸長方向Ｘからの圧縮力により圧縮変形して密接可能な変形許容空隙Ｋを設けたことを特徴とする。

前記パッキング部材５が、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかにて形成される。望ましくは、パッキング部材５は、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂を用いて高圧力に耐える比較的硬質に形成される。このように、パッキング部材５を比較的硬質に形成したのは、高圧力下での圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性を良好にするためであり、パッキング部材５が適当な圧接力にて密接されることにより優れたシール性を発揮し、液漏れを確実に防止するためである。また、パッキング部材５を耐磨耗性が良好で劣化が少なく、磨耗かすが生ずるのが少ないとともに、高強度を発揮して機械的寿命は長く、耐熱性にも優れたものにするために比較的硬質の合成樹脂を用いてパッキング部材５を形成している。

図２において、前記変形許容空隙Ｋが、圧縮力解放時にはパッキング部材５の厚みｔの中央二等分線Ｍ近傍に設けられる接触部８と、該接触部８から外周および内周へ遠退くのに伴い非接触面積が増大する非接触部分９とにより形成される。そして、この変形許容空隙Ｋは、装着時には前記トップアダプタ１、前記パッキング部材５、前記バックアップリング６、前記ボトムアダプタ３を組立固定する緊締ボルト１０を締付けることにより間隔は狭められ、パッキング部材５の全体形状を整えてからパッキング部材５にプランジャー、またはロッドＲが挿入されることにより軸長方向Ｘの圧縮力により変形されて密接可能に設けられる。

前記接触部８が、前記中央二等分線Ｍを中心とする所望半径ｒの円弧部８Ａに形成されるので、パッキング部材５は前記トップアダプタ１の下面、および前記バックアップリング６の上面において、バックアップリング６に挟まれ、この接触部８にてトップアダプタ１の下面、および、バックアップリング６の上面、並びに前記ボトムアダプタ３の上面に対して左右均衡して密接されることにより高圧力下でも優れたシール性を発揮する。

すなわち、変形許容空隙Ｋは、本実施形態１では、前記パッキング部材５の上面に設けた傾斜角度θ１が、前記トップアダプタ１の下面に設けた前記パッキング収納凹部２、および前記バックアップリング６の下面に設けた前記パッキング収納部７の傾斜角度θ２よりも高圧側Ｐ１に向けて末広がりの鋭角に形成される。また、前記パッキング部材５の下面に設けた傾斜角度θ３が、前記バックアップリング６の上面に設けた傾斜角度θ４、および前記ボトムアダプタ３の上面に設けた前記傾斜角度θ４よりも末広がりの鈍角に形成される。

そして、具体的に本実施形態１では、前記変形許容空隙Ｋを形成するには、図１、および、図２に示すように、前記パッキング部材５の上面５ａの傾斜角度θ１、および前記バックアップリング６の上面６ａの傾斜角度θ４、並びに前記ボトムアダプタ３の上面の傾斜角度θ４が、前記パッキング部材５の厚みｔの中央二等分線Ｍに対して５７．５度に形成されるとともに、前記トップアダプタ１の下面に設けたパッキング収納凹部２、および前記バックアップリング６の下面に設けたパッキング収納部７が、前記中央二等分線Ｍに対して６０度に形成されているが、傾斜角度θ１、θ４の数値はこれに限定されるものではなく、図示は代表的な例示である。

さらに、前記トップアダプタ１の下面、および前記バックアップリング６の上面、並びに前記ボトムアダプタ３の上面に対して前記パッキング部材５の内周側、および外周側に形成される前記非接触部分９が、パッキング部材５の厚みｔの中央二等分線Ｍに対して線対称に断面略三角形に形成される。このように、非接触部分９を、パッキング部材５の厚みｔの中央二等分線Ｍに対して線対称に断面略三角形に形成したので、パッキング部材５の装着時に緊締ボルト１０を締付けることにより変形許容空隙Ｋを狭め、パッキング部材５の全体形状を整えてからパッキング部材５にプランジャー、またはロッドＲが挿入されることにより、軸長方向Ｉの圧縮力にてパッキング部材５が圧縮変形されて非接触部分９が密接され、プランジャー乃至はロッドＲに対して応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止されるとともに、左右均衡して圧力変形が促され、軸長方向Ｘにおいて数個が分散されて高圧力を受けることになるため、プランジャー乃至はロッドＲに対してパッキング部材５は適当な圧接力にて密接して優れたシール性が発揮される。しかも、パッキング部材５の内周側においては、パッキング部材５のプランジャー乃至はロッドＲに対する磨耗を軽減し、パッキング部材５の耐磨耗性が向上され、磨耗による発熱を抑え、耐命性が向上される。

このようにして、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかの比較的硬質の合成樹脂を用いて高圧力に耐えるように形成されたパッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂに図１，および図２に示すような圧縮力解放時には前記中央二等分線Ｍ近傍に接触部８から遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙Ｋは、緊締ボルト１０を締付けることにより変形許容空隙Ｋの間隔は狭められ、パッキング部材５の全体形状を整えてからパッキング部材５にプランジャー、またはロッドＲが挿入されることによる軸長方向Ｘの圧縮力により図３乃至図５に示すような装着時において圧縮変形され、密接され、プランジャー乃至はロッドＲに対して、過度の圧力変形が防止される。しかも、パッキング部材は、左右均衡して圧力変形が促され、軸長方向Ｘにおいて数個が分散されて高圧力を受けることになるため、プランジャー乃至はロッドＲに対してパッキング部材５は適当な圧接力にて密接され、優れたシール性が発揮され、液漏れを確実に防止することができる。本実施形態１により形成されるパッキング部材５は、１００（ＭＰａ）以下の圧力のもとにおいては勿論のこと、１００（ＭＰａ）以上の高圧に耐えて優れたシール性が発揮されるとともに、さらに好ましくは２８０（ＭＰａ）以上の高圧にも耐えて優れたシール性が発揮され、液漏れを確実に防止できる。

しかも、前述のようにパッキング部材５の上面５ａ、および下面５ｂに設けられた変形許容空隙Ｋは、圧縮力解放時には拡開され、使用する装着時には緊締ボルト１０による軸長方向Ｘの締付けによる圧縮力を受けて密接されるので、パッキング部材５の内周側においては、パッキング部材５のプランジャー乃至はロッドＲに対する磨耗が軽減されて耐磨耗性を向上することにより、ひび割れを生じたり、プランジャー乃至はロッドＲに対する密接個所が応力限界や弾性限界を越えることにより損壊されて磨耗かすを生じないため、掃除を行う手間が省け、数百時間以上の連続運転が可能となり、機械的寿命は伸び、新たなものと交換を行うという交換作業の手間や労力を少なくし、保守・点検が容易に行える。

１１はプランジャー乃至はロッドＲに摺動自在に密接する前記パッキング部材５の少なくとも内周面に、高圧側から低圧側に次第に断面積が減少する斜面１１ａを有するリップ部であり、パッキング部材５はこのリップ部１１により応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形は促されて軸長方向Ｘに往復動作するプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力によりプランジャー乃至はロッドＲに密接し、優れたシール性が発揮されるとともにプランジャー乃至はロッドＲに対する摩擦は軽減されるため、耐磨耗性を向上される。

すなわち、前記リップ部１１は、前記パッキング部材５の内周側および外周側の側面は、前記中央二等分線Ｍに対して上端側が下端側よりも数度の傾斜角度α、図示する本実施形態１では約５度の前記斜面１１ａを設けることにより、パッキング部材５は応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮されるとともにプランジャー乃至はロッドＲに対する摩擦は軽減されるため、耐磨耗性は向上される。そして、前記斜面１１ａの増減変更は、例えばパッキング部材５の硬度、厚さ、高さに等に応じて自由に設定されることにより、プランジャー乃至はロッドＲに対するシール性と耐磨耗性が適当に選択され、調整が行える。

また、前記トップアダプタ１、前記バックアップリング６、前記ボトムアダプタ３の少なくとも何れか１部材が例えばリン青銅（２種、または、３種）、または、ステンレス鋼（ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）、アルミニウム青銅（２種、または、３種）、洋白（２種、または、３種）、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる材料にて形成される。このように、前記トップアダプタ１、前記バックアップリング６、前記ボトムアダプタ３の少なくとも何れか１部材を前記のようになリン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料にて形成したのは、高圧力の下において、パッキング部材５は超硬金属により形成されるプランジャーやロッドＲに対する耐磨耗性を良好に発揮して劣化を少なくするとともに、また、高強度を発揮して機械的寿命を長くするほか、耐熱性、防錆性、耐薬品性に優れたものにするためである。

本発明のシール装置の実施形態１は以上の構成からなり、このシール装置を原料の処理や細分化を行うための高圧均質化装置、また、高圧ポンプ等の対象機器Ｂのパッキング収容凹部１２内に組立てて装着を行うのには、先ず、断面中高のパッキング収納凹部２を底面に有する平面略環状のトップアダプタ１と、断面中高のパッキング支持面部４を上面に有する平面略環状のボトムアダプタ３とを上下に配置し、このトップアダプタ１と、ボトムアダプタ３との間にポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかの比較的硬質な合成樹脂にて形成された平面略環状であり、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状の複数個のパッキング部材５と、該パッキング部材５相互間に介装されるバックアップリング６とを交互に積層し、蓋Ｆを被せ、複数個の緊締ボルト１０を締付けることにより変形許容空隙Ｋの間隔は狭まり、パッキング部材５の全体形状を整える。この時、パッキング部材５、およびバックアップリング６の使用個数は、対象機器Ｂのシールを行うべき常用内圧を想定して選択され、その増減変更は自由に設定される。

また、比較的硬質な合成樹脂にて形成された本実施形態１の前記パッキング部材５は、緊締ボルト１０により締付力を付与するまでの圧縮力解放時において、内周側および外周側の上面５ａおよび下面５ｂと、この上面５ａおよび下面５ｂが対向する前記トップアダプタ１の下面と、前記バックアップリング６の上面６ａまたは下面６ｂと、前記ボトムアダプタ３の上面との対向する２面間に高圧側Ｐに向かうように変形許容空隙Ｋが形成されている（図１，図２参照）。

そして、蓋部材Ｆの上方から、パッキング収容凹部１２内に収容されているパッキング組立体内にプランジャー、ロッドＲを挿入すると、前述の複数の緊締ボルト１０の締付力に加えて、プランジャー、またはロッドＲが挿入されたことによる軸長方向Ｘの圧縮力により、パッキング部材５は軸長方向Ｘへ圧縮変形されるので、前記変形許容空隙Ｋは密接する（図５参照）。この際、パッキング部材５は、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかの比較的硬質な合成樹脂にて形成されていても、前述のように上面５ａおよび下面５ｂと、前記トップアダプタ１の下面と、前記バックアップリング６の上面６ａまたは下面６ｂと、前記ボトムアダプタ３の上面との間に変形許容空隙Ｋが形成されることにより減容化されているので、パッキング部材５は、無理なく迅速かつ容易にしかも、軸長方向Ｘ、および軸長方向Ｘに交差する半径方向乃至は周方向に過度に圧力変形するのが防止された状態で圧力変形が促されるため、プランジャー乃至はロッドＲに対して適当な圧接力により密接され、優れたシール性が発揮され、液漏れは生じない。しかも、パッキング部材５は、軸長方向Ｘへ往復動作されるプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になるので、対象機器Ｂが運転される高圧下においても応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止される（図２、図４参照）。こうして、プランジャー乃至はロッドＲが、平面略環状のトップアダプタ１，パッキング部材５、およびバックアップリング６、ボトムアダプタ３内を液密に軸長方向Ｘへ往復動作して摺動することになる。

この際、本実施形態１のパッキング部材５は、前述のように、その上面５ａに設けた傾斜角度θ１が、トップアダプタ１の下面に設けたパッキング収納凹部２、およびバックアップリング６の下面に設けたパッキング収納部７の傾斜角度θ２よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成されるとともに、パッキング部材５の下面５ｂに設けた傾斜角度θ３が、バックアップリング６の上面６ａに設けた傾斜角度θ４、およびボトムアダプタ３の上面に設けた傾斜角度θ４よりも末広がりの鈍角に形成され、パッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂには、トップアダプタ１、バックアップリング６、ボトムアダプタ３に対し中央二等分線Ｍ近傍に設けられる接触部８から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙Ｋが設けられた構成なので、パッキング部材５はこの変形許容空隙Ｋが、緊締ボルト１０の軸長方向Ｘの圧縮力を受けて装着時においてトップアダプタ１の下面、バックアップリング６の上面および下面、ボトムアダプタ３の上面に密接されるが、変形許容空隙Ｋを設けたことによって予め減容化された状態でパッキング部材５は密接されるため、応力限界、弾性限界を超える等の過度に圧力変形される負荷が軽減される。

この際、パッキング部材５の内周側、および外周側に形成される非接触部分９が、前述のように緊締ボルト１０による圧縮力解放時においては、パッキング部材５の厚みｔの中央二等分線Ｍに対して線対称に断面略三角形に形成された構成なので、パッキング部材５はプランジャー乃至はロッドＲに対して、非接触部分９を設けたことによって過度の圧力変形が防止されるとともに、中央二等分線Ｍを境に左右均衡して圧力変形が促され、軸長方向Ｘにおいて数個が分散されて高圧力を受けることになるため、プランジャー乃至はロッドＲに対してパッキング部材５は適当な圧接力にて密接される。

しかも、パッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂは、トップアダプタ１、バックアップリング６、ボトムアダプタ３に対し中央二等分線Ｍ近傍に設けられる接触部８から外周および内周へ遠退くのに伴い中央二等分線Ｍに対して線対称に断面略三角形の前記変形許容空隙Ｋが設けられた構成なので、パッキング部材５のボトムアダプタ３、バックアップリング６、トップアダプタ１に対する組立もズレ動きがなく精度良く行える。

また、前記パッキング部材５は、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の何れかの比較的硬質な合成樹脂にて形成されるのと、しかも、その内周側および外周側の側面、少なくとも超硬金属にて形成されたプランジャー乃至はロッドＲに摺動自在に密接する内周面には、高圧側Ｐ１から低圧側に次第に断面積が減少するように、中央二等分線Ｍに対して上端側が下端側よりも数度の傾斜角度α、例えば約５度先搾りに形成された斜面１１ａのリップ部１１が軸長方向Ｘに設けられ、プランジャー乃至はロッドＲに対して摺動可能に密接する摺動面が軸長方向Ｘに減容化されている構成なので、パッキング部材５は応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形が促されて往復動作するプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接されるため、優れたシール性が発揮され、液漏れを確実に防止できる。しかも、プランジャー乃至はロッドＲに対する摩擦は軽減され、耐磨耗性は向上される。このように、パッキング部材５は、耐磨耗性が良好になり、劣化が少なくなるので、磨耗かすが発生されない。さらに、パッキング部材５は、金属、例えば前述のリン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる材料により形成されたバックアップリング６間に介装されることにより保護されるので、高圧力および高温度下においても高強度を発揮して機械的寿命は長くなる。このため、パッキング部材５は、新たなものと交換したり、磨耗かすを清掃する手間と労力が省かれ、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が多く、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になる。

また、前記トップアダプタ１、および前記ボトムアダプタ３、パッキング部材５間に設けられた前記バックアップリング６は、金属、例えば前述のリン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料により形成されているので、高圧力の下において、トップアダプタ１、および前記ボトムアダプタ３、前記バックアップリング６は超硬金属により形成されたプランジャーやロッドＲに対する耐磨耗性が良好になって劣化が少なくするとともに、また、高強度を発揮して機械的寿命は長くなり、耐熱性、防錆性、耐薬品性に優れる。

このように、本実施形態１のパッキング部材５は、１００（ＭＰａ）以下の圧力においては勿論のこと、１００（ＭＰａ）以上、さらに好ましくは２８０（ＭＰａ）以上の高圧下においてさえも、応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧縮変形が防止され、プランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力にてプランジャー乃至はロッドＲに密接されるので、優れたシール性が発揮され、確実に液漏れを防止することができる。また、パッキング部材５は、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮するので、機械的寿命は連続運転時間が数百時間以上と長くなり、耐熱性も１２０℃以上と優れたものを得ることができる。こうして、高圧下において優れたシール性と、優れた磨耗性との調和がとれた長期間運転可能な高圧シール材が得られた。従って、例えば懸濁液に含まれる原料を高圧雰囲気下で分散、乳化したり、破砕を行う等、原料の処理や細分化を行うための高圧均質化装置、または、高圧ポンプ、内燃機関等の対象機器Ｂにおいて、摺動動作するロッドＲ乃至はピストン、プランジャーに対するシール装置に好適であり、その用途は広範である。

[実施形態２]
図６乃至図９は本発明のシール装置の実施形態２を示したものであり、図６は本発明の高圧シール装置の実施形態２を示す圧縮力解放時の断面図、図７は同じく同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図、図８は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図、図９は高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。

この実施形態２ではパッキング部材５の下面５ｂに変形許容空隙Ｋを設けたものである。すなわち、本実施形態２では、前記実施形態１がパッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂに圧縮力解放時にはトップアダプタ１の下面と、バックアップリング６の上面６ａおよび下面６ｂと、ボトムアダプタ３の上面との間に変形許容空隙Ｋを設けているのとは異なり、前記パッキング部材５の上面５ａに設けた傾斜角度θ１が、前記トップアダプタ１の下面に設けた前記パッキング収納凹部２、および前記バックアップリング６の下面６ｂに設けた前記パッキング収納部７の傾斜角度θ′２に略一致するとともに、前記パッキング部材５の下面５ｂに設けた傾斜角度θ３が、前記バックアップリング６の上面６ａの傾斜角度θ４、および前記ボトムアダプタ６の上面の傾斜角度θ４よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材５の下面５ｂは、前記バックアップリング６、前記ボトムアダプタ３に対し前記中央二等分線Ｍ近傍に設けられる前記接触部８から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙Ｋを設けた構成である。

具体的には前記パッキング部材５の上面５ａおよび下面５ｂの傾斜角度θ１,θ３、並びに前記トップアダプタ１の下面に設けたパッキング収納凹部２の傾斜角度θ′２が、前記中央二等分線Ｍに対して６０度に形成されるとともに、前記バックアップリング６の上面６ａの傾斜角度θ４、およびボトムアダプタ３の上面の傾斜角度θ４が、前記中央二等分線に対して５７．５度に形成される。これら、傾斜角度θ′２、傾斜角度θ４の数値は、代表的な例示であり、これに限られない。

そして、本実施形態２では、緊締ボルト１０による圧縮力解放時にパッキング部材５の下面５ｂに前記中央二等分線Ｍ近傍に接触部８から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙Ｋが、対象機器Ｂへの装着時において緊締ボルト１０等の軸長方向Ｘの圧縮力が前記実施形態１よりも小さくても、バックアップリング６、ボトムアダプタ３に変形し密接するとともに、パッキング部材５は金属製のバックアップリング６間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材５は応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力によりロッドＲ等に密接し、優れたシール性が発揮される。こうして、プランジャー乃至はロッドＲが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ１、および前記ボトムアダプタ３、パッキング部材５間に設けられた前記バックアップリング６は、例えば、リン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料により形成されているので、金属により形成されたプランジャー乃至はロッドＲに対するパッキング部材５の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑えることができるという作用であるほかは前記実施形態１と同様な構成、作用である。

[実施形態３]
図１０乃至図１３は本発明のシール装置の実施形態３を示したものであり、図１０は本発明の高圧シール装置の実施形態３を示す圧縮力解放時の断面図、図１１は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図、図１２は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図、図１３は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。

この実施形態３では前記実施形態１とは異なり、パッキング部材５の上面５ａに変形許容空隙Ｋを設けたものである。すなわち、本実施形態３では、前記パッキング部材５の上面５ａに設けた傾斜角度θ１が、前記トップアダプタ１の下面に設けた前記パッキング収納凹部２、および前記バックアップリング６の下面６ｂに設けた前記パッキング収納部７の傾斜角度θ２よりも高圧側Ｐ１に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材５の下面５ｂに設けた傾斜角度θ３が、前記バックアップリング６の上面６ａに設けた傾斜角度θ４、および前記ボトムアダプタ３の上面に設けた前記傾斜角度θ４に略一致して形成され、前記パッキング部材５の上面５ａには、前記バックアップリング６、前記ボトムアダプタ３に対し前記中央二等分線Ｍ近傍に設けられる前記接触部８から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容間隙Ｋを設けた構成である。

そして、本実施形態３では、圧縮力解放時にパッキング部材５の上面５ａとトップアダプタ１の下面との間、或いは前記パッキング部材５の上面５ａとバックアップリング６の下面６ｂとの間に前記中央二等分線Ｍ近傍に接触部８から外周および内周に遠退くのに伴い非接触面積が増大するように設けられた変形許容空隙Ｋが、前記実施形態１よりも小さな緊締ボルト１０の軸長方向Ｘの圧縮力により対象機器Ｂの装着時においてトップアダプタ１、バックアップリング６に変形され、密接するとともに、パッキング部材５は、例えば、リン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる材料よりなる金属製のバックアップリング６間に支持されるため、高圧雰囲気下においてもパッキング部材５は応力限界、弾性限界を超える等の過度の圧力変形が防止された状態で圧力変形は促されてプランジャー乃至はロッドＲに対する追従性が良好になり、適当な圧接力により密接し、優れたシール性が発揮される。こうして、プランジャー乃至はロッドＲが円滑かつ確実に摺動する。また、前記トップアダプタ１、および前記ボトムアダプタ３、パッキング部材５間に設けられた前記バックアップリング６は、例えば、リン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料により形成されているので、超硬金属により形成されたプランジャー乃至はロッドＲに対するパッキング部材５の耐磨耗性を緩和し、摩擦による発熱を抑えることができるという作用であるほかは前記実施形態１と同様な構成、作用である。

本発明は、高圧下でのパッキング部材の圧力変形に伴うプランジャー乃至はロッドに対する過大変形を防止して追従性が良好であり、適当な圧接力にて密接して高圧雰囲気下において優れたシール性が発揮され、耐磨耗性が良好で劣化が少なく、高強度を発揮して機械的寿命は長く、保守・点検が容易になり、耐熱性にも優れ、さらには、部品点数が少なく、構造が簡単で製作、及び組立ては容易になるという用途・機能に適する。

図１は本発明の高圧シール装置の実施形態１を示す圧縮力解放時の断面図である。 図２は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。 図３は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図である。 図４は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。 図５は同じく高圧シール装置を対象機器に装着した使用状態を示す断面図である。 図６は本発明の高圧シール装置の実施形態２を示す圧縮力解放時の断面図である。 図７は同じく同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。 図８は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図である。 図９は高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。 図１０は本発明の高圧シール装置の実施形態３を示す圧縮力解放時の断面図である。 図１１は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。 図１２は同じく高圧シール装置の装着時に圧縮力をかけた状態の断面図である。 図１３は同じく高圧シール装置の一部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ トップアダプタ
２ パッキング収納凹部
３ ボトムアダプタ
４ パッキング支持面部
５ パッキング部材
５ａ 上面
５ｂ 下面
６ バックアップリング
６ａ 上面
６ｂ 下面
７ パッキング収納部
８ 接触部
９ 非接触部分
１０ 緊締ボルト
１１ リップ部
１１ａ 斜面
１２ パッキング収容凹部
Ａ 高圧シール装置
Ｂ 対象機器
Ｆ 蓋部材
Ｋ 変形許容空隙
Ｐ１ 高圧側
Ｘ 軸長方向

Claims (15)

1. 断面中高のパッキング収納凹部を底面に有する平面略環状のトップアダプタと、
   断面中高のパッキング支持面部を上面に有する平面略環状のボトムアダプタと、
   前記トップアダプタおよび前記ボトムアダプタとの間に配置され、平面略環状であり、断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成された複数個のパッキング部材と、
   金属にて平面略環状であり、且つ断面中高の略Ｖ字状乃至は略Ｕ字状に形成され、下面にはパッキング収納部が設けられ、前記パッキング部材相互間に介装されるバックアップリングと、
   を組立てた高圧シール装置おいて、
   前記パッキング部材は、比較的硬質の合成樹脂にて形成され、
   前記パッキング部材の上面および下面、或いは前記パッキング部材の上面または下面と、前記トップアダプタ、前記バックアップリングの上面または下面、前記ボトムアダプタの上面との対向面のうち、少なくとも２者間に、パッキング部材を軸長方向からの圧縮力より圧縮変形して密接可能な変形許容空隙を設けたことを特徴とする高圧シール装置。
2. 前記変形許容空隙が、圧縮力解放時にはパッキング部材の厚みの中央二等分線近傍に設けられる接触部と、該接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い非接触面積が増大する非接触部分とにより形成され、装着時には前記トップアダプタ、前記パッキング部材、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタを組立固定する緊締ボルトの締付力に加え、プランジャー、またはロッドが挿入されることによる圧縮力により変形されて密接可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の高圧シール装置。
3. 前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧シール装置。
4. 前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成されるとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の上面および下面は、前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の高圧シール装置。
5. 前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度に略一致するとともに、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面の傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度よりも末広がりの鈍角に形成され、前記パッキング部材の下面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧シール装置。
6. 前記パッキング部材の上面に設けた傾斜角度が、前記トップアダプタの下面に設けた前記パッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けた前記パッキング収納部の傾斜角度よりも高圧側に向けて末広がりの鋭角に形成され、前記パッキング部材の下面に設けた傾斜角度が、前記バックアップリングの上面に設けた傾斜角度、および前記ボトムアダプタの上面に設けた前記傾斜角度に略一致して形成され、前記パッキング部材の上面は、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタに対し前記中央二等分線近傍に設けられる前記接触部から外周および内周へ遠退くのに伴い前記変形許容空隙を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧シール装置。
7. 前記パッキング部材は、プランジャー乃至はロッドが摺動自在に密接する少なくとも内周面に、高圧側から低圧側に次第に断面積が減少する斜面のリップ部が設けられることを特徴とする請求項１乃至６の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
8. 前記パッキング部材は、内周側および外周側の側面が、前記中央二等分線に対して上端側が下端側よりも数度先搾りに形成されることを特徴とした請求項１乃至７の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
9. 前記パッキング部材が、ポリアミド樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、またはポリ塩化ビニル樹脂の何れかにより形成されることを特徴とする請求項１乃至８の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
10. 前記パッキング部材が、１００（ＭＰａ）以上の高圧に耐えることを特徴とする請求項１乃至９の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
11. 前記トップアダプタ、前記バックアップリング、前記ボトムアダプタの少なくとも何れか１部材が、リン青銅、または、ステンレス鋼、アルミニウム青銅、洋白、ベリリウム銅合金の何れか１から選ばれる金属材料にて形成されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
12. 前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記接触部が、前記中央二等分線を中心とする所望半径の円弧部に形成されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
13. 前記トップアダプタの下面、および前記バックアップリングの上面、並びに前記ボトムアダプタの上面に対して前記パッキング部材の内周側、および外周側に形成される非接触部が、前記中央二等分線に対して線対称に断面略三角形に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
14. 前記パッキング部材の上面の傾斜角度、および前記バックアップリングの上面の傾斜角度、並びに前記ボトムアダプタの上面の傾斜角度が、前記中央二等分線に対して５７．５度に形成されるとともに、前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部、および前記バックアップリングの下面に設けたパッキング収納部が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１３の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。
15. 前記パッキング部材の上面および下面、並びに前記トップアダプタの下面に設けたパッキング収納凹部の傾斜角度が、前記中央二等分線に対して６０度に形成されるとともに、前記バックアップリングの上面、およびボトムアダプタの上面が、前記中央二等分線に対して５７．５度に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１４の何れかの請求項に記載の高圧シール装置。

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