本发明涉及与密封技术相关的密封装置。本发明的密封装置特别适用作对高压的密封流体进行密封的高压用密封件。
背景技术：
当前，作为高压用密封件，已知有图2所示的密封装置1。该密封装置1配置在彼此相对的两部件51、52之间，以高压侧h的密封流体不会向低压侧l泄漏的方式进行密封，该密封装置1由下述部件组合而成：密封环11，安装于设置在两部件51、52中的一个部件(例如轴)51的环状安装槽53中，与另一个部件(例如壳体)52密接；较为硬质的第一垫圈21，配置在密封环11的密封流体相反侧(低压侧l)；以及较为软质的第二垫圈31，配置在密封环11与第一垫圈21之间。
为了易于加工，将安装槽53设置为截面呈矩形的槽。第一垫圈21具备与安装槽53的密封流体相反侧的侧面部53b接触的轴直角平面状的端面部21a、与另一个部件52接触的圆筒面状的周面部21b、以及与端面部21a和周面部21b交叉的斜面部21c，由此形成为截面三角形。第二垫圈31具备与密封环11接触的轴直角平面状的端面部31a、与安装槽53的底面部53a接触的圆筒面状的周面部31b、以及与第一垫圈21的斜面部21c对应设置的斜面部31c，由此，同样形成为截面三角形。
在具有上述结构的密封装置1中，在密封环11的密封流体相反侧(低压侧l)配置有第一垫圈21，因此，当由橡胶弹性体构成的密封环11受到高压p时能够防止向两部件51、52之间的间隙54挤出而发生破损，另外，在密封环11与第一垫圈21之间配置有第二垫圈31，因此，能够防止密封环11向第一垫圈21与另一个部件52之间的间隙(未图示)挤出而发生破损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-68467号公报
但是，在上述密封装置1中，第一垫圈21以及第二垫圈31的截面形状均为简单的三角形，因此，被指出以下问题。
即，在将上述密封装置1组装在上述两部件51、52之间时，如图3(a)所示，首先，将密封装置1安装在一个部件51的安装槽53中，然后，将密封装置1与一个部件51一起插入另一个部件52的内周侧(轴孔52a)(箭头x)，但是，插入前的密封环11的外径尺寸d1有时会大于轴孔52a的内径尺寸d2，在该情况下，会发生以下现象。
即，如图3(b)所示，在进行上述插入时，密封环11在其外周部与轴孔52a的开口周缘部52b发生干扰，密封环11暂时停止插入，与此相对，一个部件51以及被其推压的第一垫圈21及第二垫圈31继续插入(箭头x)，因此，安装槽53的侧面部53b与密封环11之间的间隔t逐渐缩小。
对于第二垫圈31，其周面部31b与斜面部31c之间的角部31d呈锐角，该锐角的角部31d被向安装槽53的侧面部53b推压时，易于沿轴向压缩。由此，如果安装槽53的侧面部53b与密封环11之间的间隔t缩小，则第二垫圈31整体向靠近安装槽53的侧面部53b的方向移动，按压第一垫圈21。如果第二垫圈31按压第一垫圈21，则两垫圈21、31的斜面部21c、31c彼此接触，由于分力力矩的作用，使得第一垫圈21以扩大其外径尺寸的方式变形(箭头y)。
这样，在第一垫圈21扩径变形的状态下继续插入，因此，第一垫圈21的外周部会与轴孔52a的开口周缘部52b发生干扰，有时会导致第一垫圈21破损。
技术实现要素：
本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供以下密封装置，在由安装于截面呈矩形的安装槽的密封环、第一垫圈以及第二垫圈组合而成的密封装置中，能够抑制插入时第一垫圈扩径而破损。
为了实现上述目的，本发明的密封装置是配置在彼此相对的两个部件之间对密封流体进行密封的密封装置，其特征在于，具有：密封环，安装在设置于所述两个部件中的一个部件的安装槽中，与另一个部件密接；较为硬质的第一垫圈，配置在所述密封环的密封流体相反侧；以及较为软质的第二垫圈，配置在所述密封环与所述第一垫圈之间，所述安装槽设置为截面呈矩形的槽，所述第一垫圈设置为下述形状：具备与所述安装槽的密封流体相反侧的侧面部接触的端面部、与所述另一个部件相对的周面部、以及与所述端面部和所述周面部交叉的斜面部，所述第二垫圈设置为下述形状：具备与所述密封环接触的端面部、与所述安装槽的底面部相对的周面部、以及与所述第一垫圈的斜面部对应设置的斜面部，在所述第二垫圈的所述斜面部的内周端部设置有与所述安装槽的密封流体相反侧的侧面部接触的轴直角平面状的接触面部，将所述第一垫圈的内径尺寸设定为大于所述第二垫圈的所述接触面部的外径尺寸，将所述第一垫圈的外径尺寸设定为小于所述另一个部件的内径尺寸。
在具有上述结构的本发明的密封装置中，在第二垫圈的斜面部的内周端部设置有与安装槽的密封流体相反侧的侧面部接触的轴直角平面状的接触面部，因此，该轴直角平面状的接触面部在开始安装于安装槽时就与安装槽的侧面部接触，由此，第二垫圈整体不会向靠近安装槽的侧面部的方向移动。由此，在插入时，即使安装槽的侧面部与密封环之间的间隔缩小，第二垫圈31整体也不会向靠近安装槽的侧面部的方向移动，因此，第二垫圈不会按压第一垫圈，第一垫圈不会以扩大其外径尺寸的方式变形。由此，插入时不会发生第一垫圈与轴孔的开口周缘部发生干扰的情况，因此，能够抑制第一垫圈由于干扰而破损。
对于除了上述轴直角平面状的接触面部以外的垫圈形状，第一以及第二垫圈可以均为截面三角形，但是，在将第一垫圈的斜面部设置为凹状的截面呈圆弧形的面、将第二垫圈的斜面部设置为凸状的截面呈圆弧形的面、将第二垫圈的端面部设置为凹状的截面呈圆弧形的面的情况下，可发挥以下的作用效果。
即，在插入后实际机器运转的状态下，如果对密封环施加高压，则密封环按压第二垫圈的凹状的截面呈圆弧形的端面部，因此，第二垫圈以扩大其外径尺寸的方式发生弹性变形，由此，第二垫圈按压第一垫圈。被按压的第一垫圈同样以扩大其外径尺寸的方式发生弹性变形，与另一个部件接触，或者缩小与另一个部件的径向间隔。由此，这样能够期待向径向外侧发生弹性变形的第一垫圈的密封效果。
本发明如上所述，在由安装于截面呈矩形的安装槽中的密封环、第一垫圈以及第二垫圈组合而成的密封装置中，能够抑制插入时第一垫圈扩径而破损，另外，能够期待第一垫圈的密封效果。
附图说明
图1是本发明的实施例所涉及的密封装置的主要部分的截面图。
图2是现有例所涉及的密封装置的截面图。
图3(a)以及(b)是表示同一密封装置的安装工序的说明图。
符号说明
1密封装置
11密封环
21第一垫圈
21a、31a端面部
21b、31b周面部
21c、31c斜面部
31第二垫圈
31d角部
31e接触面部
51轴(一个部件)
52壳体(另一个部件)
52a轴孔
53安装槽
53a底面部
53b侧面部
54、55间隙
具体实施方式
本发明包含以下实施方式。
(1)作为高压用途，具有用于通用的矩形槽的垫圈。垫圈由硬质垫圈(第一垫圈)以及软质垫圈(第二垫圈)组合而成。
(2)软质垫圈以无间隙的方式安装在非加压侧。硬质垫圈设置为小于对象侧壳体(另一个部件)的内径，以使得插入时不会受到干扰。即，软质垫圈设置为与槽侧面无间隙，并且，在该状态下具有可安装的、外径小于壳体内径的硬质垫圈。即，通过设置与槽侧面平行接触的部位，安装时(插入时)软质垫圈不会移动，因此，不会向上推压硬质垫圈，不会发生扩径。
(3)将硬质垫圈以及软质垫圈的接合面设置为弧形。将软质垫圈的密封环接触侧设置为弧形。通过设置为弧形，在安装后高压化时，o型环(密封环)使弧形的软质垫圈以扩径的方式变形，向上推压硬质垫圈，确保密封性。
下面，基于附图说明本发明的实施例。
图1表示本发明的实施例所涉及的密封装置1的主要部分的截面。该实施例所涉及的密封装置1用于直喷式喷油器等油压机器的高压密封部，构成如下。
即，该密封装置1配置在作为彼此相对的两部件的轴(一个部件)51与壳体(另一个部件)52之间的环状间隙中，以存在于图中右方的高压侧h的密封流体不会向图中左方的低压侧(大气侧)l泄漏的方式将其密封，具有o型环11、第一垫圈21以及第二垫圈31，该o型环11安装于设置在轴51的周面的环状的安装槽53中，作为与壳体52的轴孔内周面密接的密封环，该第一垫圈21配置在o型环11的密封流体相反侧(低压侧l)，同样安装在安装槽53中，该第二垫圈31配置在o型环11与第一垫圈21之间，同样安装在安装槽53中。可以取代o型环11而使用d型环、x型环等其他截面形状的密封环。
o型环11由橡胶状弹性体成型。第一垫圈21由比第二垫圈31硬质的例如尼龙树脂成型。第二垫圈31由比第一垫圈21软质的例如ptfe树脂成型。
为了易于加工，安装槽53形成为截面呈矩形的矩形槽。由此，槽内无法设置锥形的部件，安装槽53仅由圆筒面状的底面部53a以及轴直角平面状的两侧面部53b组合而成。
第一垫圈21具备与安装槽53的侧面部53b接触的密封流体相反侧(低压侧l)的轴直角平面状的端面部21a、与壳体52的轴孔内周面接触的外周侧的圆筒面状的周面部21b、以及相对于端面部21a和周面部21b交叉的锥面状的斜面部21c，形成为截面三角形(直角三角形)或大致三角形。斜面部21c的锥形方向设置为直径尺寸(内径尺寸)从密封流体侧(高压侧h)向密封流体相反侧(低压侧l)逐渐缩小的方向。
第二垫圈31具备与密封环11接触的密封流体侧(高压侧h)的端面部31a、与安装槽53的底面部53a接触的内周侧的圆筒面状的周面部31b、以及相对于端面部31a以及周面部31b交叉的锥面状的斜面部31c，形成为截面三角形(直角三角形)或大致三角形。斜面部31c的锥形方向设置为直径尺寸(外径尺寸)从密封流体侧(高压侧h)向密封流体相反侧(低压侧l)逐渐缩小的方向。
在第二垫圈31的斜面部31c的内周端部设置有与安装槽53的侧面部53b接触的轴直角平面状的接触面部31e，第一垫圈21的内径尺寸d3设定为大于该接触面部31e的外径尺寸d4。由此，在第二垫圈31的接触面部31e的外周侧配置有第一垫圈21的端面部21a，因此，第二垫圈31具有接触面部31e，第一垫圈21具有端面部21a，两垫圈21、31能够同时与安装槽53的侧面部53b接触。
另外，第一垫圈21的外径尺寸d5设定为小于壳体52的内径尺寸d6，设定为插入时不会与壳体52的轴孔开口周缘部(未图示)发生干扰。
另外，第一垫圈21的斜面部21c与第二垫圈31的斜面部31c彼此对应设置，但是，第一垫圈21的斜面部21c设置为凹状的截面呈圆弧形的面，第二垫圈31的斜面部31c设置为凸状的截面呈圆弧形的面。另外，第二垫圈31的端面部31a也设置为凹状的截面呈圆弧形的面。
在具有上述结构的密封装置1中，在密封环11的密封流体相反侧(低压侧l)配置有第一垫圈21，因此，当密封环11受到高压p时，能够防止其向轴51与壳体52之间的间隙54挤出而破损，另外，在密封环11与第一垫圈21之间配置有第二垫圈31，因此，能够防止密封环11向第一垫圈21与壳体52之间的间隙55挤出而破损。由此，能够抑制作为密封性下降原因的密封环11向间隙54、55挤出而破损的情况。
另外，在第二垫圈31的斜面部31c的内周端部设置有与安装槽53的密封流体相反侧的侧面部53b接触的轴直角平面状的接触面部31e，因此，能够使该轴直角平面状的接触面部31e在开始安装于安装槽53时就与安装槽53的侧面部53b接触，因此，第二垫圈31整体不会向靠近安装槽53的侧面部53b的方向移动。
由此，在将该密封装置1插入壳体52的轴孔52a时，第二垫圈31整体不会向靠近安装槽53的侧面部53b的方向移动，因此，第二垫圈31不会推压第一垫圈21，第一垫圈21不会以扩大其外径尺寸d5的方式变形。由此，插入时不会发生第一垫圈21与轴孔52a的开口周缘部发生干扰的情况，因此，能够抑制第一垫圈21由于干扰而破损。
另外，第一垫圈21的斜面部21c设置为凹状的截面呈圆弧形的面，第二垫圈31的斜面部31c设置为凸状的截面呈圆弧形的面，第二垫圈31的端面部31a设置为凹状的截面呈圆弧形的面，因此，如果对密封环11施加高压p，则密封环11推压第二垫圈31的凹状的截面呈圆弧形的端面部31a，第二垫圈31以扩大其外径尺寸的方式发生弹性变形，由此，第二垫圈31推压第一垫圈21。被推压的第一垫圈21同样以扩大其外径尺寸d5的方式发生弹性变形，其结果，与壳体52的内面接触，或者至少缩小与壳体52的内面的径向间隔。这样，向径向外侧发生弹性变形的第一垫圈21可发挥密封作用，因此，能够期待第一垫圈21的密封效果，能够提高密封装置1的密封性。