JPS5952310B2 - 測定ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリンダ内に案内され且つ平均値の等しい、
僅かな圧力差で脈動する液体圧力によって両側で負荷さ
れる測定ピストンであって、弾性的な２重りツブシール
を有し、両方のシールリップが互いに向き合うように配
置され且つシール材料から製作されたリング円板の、ピ
ストン棒に固定されたピストンの縦軸線に向かって折り
曲げられた縁部から形成されていて且つシリンダと共に
リング状のシール室を形成している形式のものに関する
。

このように構成された２重りツブシールを有する測定ピ
ストンを用いて僅かな圧力差で僅かな容積差を表示する
ためには、測定ピストンはできるだけ小さな漏れ損失と
摩擦抵抗とを有していることが望まれる。

十分の数ミリメートルの遊びで測定シリンダ内に挿入さ
れ、液体によって動かされて、付加的なシール部材なし
で、容積あるいは圧力変化を正確に測定される位置の変
化で表示する測定ピストンは周知である。

このような測定ピストンの欠点は液体内の夾雑物に対し
て弱く、無接触で働く電気的な行程パルス発生器に直接
的に枢差することが不可能なことである。

本発明の課題は冒頭に述べた形式の測定ピストンを改良
して、ピストンの片側から反対側への液体の漏れ量は小
さく、すなわち略零に近く、しかもシールリップにおい
て生じる摩擦は同様に小さく、従来の２重りツブシール
の場合に生じるよりも著しく小さくすることである。

この課題は本発明によれば、冒頭に述べた形式の測定ピ
ストンに於て、各リング円板が少なくともシールリップ
の範囲においてシート状に構成されており、シールリッ
プが０．０５ｍｍと０．２ｍｍとの間の厚さを有してい
ることによって解決された。

シールリップの簡単でかつ正確な製作は、シート状のシ
ールリップがシール縁まで変らない厚さを有しているこ
とによって可能になる。

リング円板が固定フランジの間に締込まれている測定ピ
ストンの場合には、各リング円板がシール縁の外縁まで
厚さの変らない、略０．１ミリメートルの厚さしか有し
ていないシートから形成されていると有利である。

このような形式で構成されたリング円板３は簡単で、安
価で、確実に働くように製作でき、しかも発生する摩擦
は、リング円板３が摩擦係数の小さい材料、有利にはポ
リテトラフルオルエチレンから製作されていると、許容
できる値にまで減少させることができる。

次に図面について本発明を説明する。

部分的にしか示されていないケーシング１１のシリンダ
１０内には測定器ピストンとして役立つ複動式ピストン
１２が案内されている。

この複動式ピストン１２はピストン棒１３に固定されて
おり、且つ２重りツブシール１４を有している。

２重りツブシール１４はシリンダ１０の符号１５で示さ
れている摺動面と協働する。

複動式ピストン１２はシリンダ１０を２重りツブシール
１４で相互にシールされた２つの室１６と１７に分割し
ている。

これらの室１６．１７は平均値の等しい、僅かな圧力差
で脈動する液体圧力で負荷される。

右側の室１７には、接続孔１８と、ピストン棒１３の軸
受１９を受容する室２１と、軸受１９の軸受板２３にお
ける、周方向に均一に分配された複数の貫通孔２２とを
介して圧力液体が供給される。

この圧力液体は、公知の圧力調整弁あるいは別の公知の
手段とによって、ピストン棒１３の第２の軸受２６の軸
受板２５における孔２４を介して左側の室１６に供給さ
れる圧力液体と同じように、平均値の等しい、僅かな圧
力差で脈動する圧力に保たれる。

図示された実施例のばあいピストン１２は複数の円板形
状の部分から構成されており且つ第１の固定フランジ２
７を備えた支持部分２８を有している。

この支持部分２８はねし山を備えたピン２９を有し、こ
のピン２９の上には２つの別の固定フランジ３１と３２
が定心され、ナツト３３によって組込位置に保たれてい
る。

それぞれ２つの固定フランジ２７と３１あるいは３１と
３２との間には、それぞれ１つのリング円板３４が締込
まれている。

このリング円板３４は、厚さが０．ｌｍｍ＝有利には０
．０５〜０．２ｍｍ−である。

摩擦係数の極めて少ないシール材料から成るシートから
製作されている。

固定フランジ２７あるいは３２によって中間の固定フラ
ンジ３１にたいして圧着されたリング円板３４は、ピス
トン棒１３の上に固定されたピストン１２の縦軸線に向
かって折り曲げられた縁３５を有している（第２図を参
照）。

この縁３５は、シールリップとして役立ち、リング円板
の材料に相応して同様にシート状に構成されており、符
号３６で示されたシール縁まで変らない厚さを有してい
る。

両方のリング円板３４はシールリップ３５が互いに向き
あうように鏡面対称的に組込まれている。

シールリップ３５はシリンダ１０の摺動面１５と固定フ
ランジ３１の外周面と共にリング形のシール室３７を形
成している。

弾性的な２重りツブシール１４を形成するシールリップ
３５は、シリンダ１０の摺動面１５にたいして極めて小
さい鋭角α （第２図を参照）を成して延びているので
、リング円板３４が鉢形に構成されていることに基いて
、シールリップ３５を形成するシート状の縁の形が安定
するようになり、発生する僅かな圧力差では折返えされ
たり折れ曲ったすしなくなる。

申し分のないシールを保証するためには符号３６で示さ
れたシール縁だけが摺動面１５と協働すること、すなわ
ち角度αが零にならないことが必要である。

極めて良い効果は５°〜１０°の角度で得られる。

このばあいシール縁３６としてはリング円板３４の切断
面として形成された端面３８の外側の縁部が用いられて
いる。

端面３８は、リング円板３４が平らである状態ではなく
、変形された、即ち鉢形の状態で縁を切断することによ
って形成されると有利である。

これによってシール縁３６は申し分なく平滑になる。

殆んど測定できないほど小さい摩擦値は、ポリテトラフ
ルオールエチレンから成る０、 ０７ｍｍの厚さのシー
トから製作されるリング円板、すなわち適当な工具で鉢
形の形に成形され、次いで切断されるリング円板によっ
て達成される。

勿論。

リング円板３４には、特に大量生産の場合には、他の適
当な形と厚さを与えることが出来るが、シールリップ３
５の範囲だけはシート状に構成されていなければならな
い。

何故ならばこの範囲の材料厚さが大゛きいと固有応力に
よって摩擦が生じ２重りツブシールの作用が公知のりツ
ブシールの作用と同じようになり且つ測定器ピストンと
して使用で゛きなくなるからで゛ある。

シールリップ３５に図示された形を与えることによって
所定の形状安定性が達成されはするが、不都合な又は急
激な圧力ピークが生じた場合のシールリップ３５の損傷
を阻止するためには、シール室３７と反対側の固定フラ
ンジ２７．３２の直径りがシリンダ１０の摺動面１５の
すぐそばまで延びるように選ばれている。

固定フランジ２７゜３２の直径りで制限された外周面と
摺動面１５との間の遊び゛は、固定フランジ２７，３２
がピストン１２の往復運動に際して摺動面１５を擦過し
ないような大きさに膜形されてｌ／―る。

両方の軸受１９，２６はそれぞれ、ピストン棒１３の軸
線を中心として星形に配置された３つの球軸受３９から
成っている。

この球軸受３９の外レース４１は３点でピストン棒１３
の外周に圧力をかけずに接触するように、従って僅かな
遊びをおいて取付けられている。

すなわち組込状態で球軸受３９の負荷が除かれた状態で
は、１００分の数ミリメートルから０．１ミリメートル
までの僅かな遊びａしか生じない。

符号４２で示された球軸受３９のピン状の軸は軸受ブロ
ック４３に圧力嵌めされている。

この軸受ブロック４３自体は軸受板２３．２５の半径方
向の溝４４に挿入されており且つねじ４５によって固定
されている。

半径方向の溝４４並びにねじ４５とこのねじ４５を受容
する軸受板２３と２５における孔４６との間の遊びは、
ピストン棒１３の位置に対する球軸受３９の調整を可能
にする。

従って前述の遊びａは適当に調節することができる。

３つの球軸受３９から成る一方の軸受１９は同様に３つ
の球軸受３９から成る軸受２６にたいして６０°回動さ
せて組込まれている。

従って第１図に示された組込位置では、右側の軸受１９
においては１つの球軸受が上にあり、左側の軸受２６に
おいては１つの球軸受が下にある。

すなわち、ピストン棒１３が測定値発生器によって片側
から偏心的に負荷されると、それぞれ１つの球軸受だけ
がピストン棒１３から出る圧力を支えるのに対して、他
の２つの球軸受は単にピストン棒１３の位置を確保する
ためだけに役立つようになる。

更にピストン棒１３に片側から負荷がかかったときに１
つの球軸受で圧力を支えるかわりに２つの球軸受で圧力
を支えるようになっていても軸受の摩擦を極めて僅かに
することができる。

図示された測定器ピストンは、室１７における容積にな
いする室１６における容積の変化を示すために役立ち、
室１６と１７は、既に冒頭に述べたように、図示されて
いない形式で両方の室１６と１７において平均値の等し
い、僅かな圧力差で脈動する液体圧力がピストン１２に
作用するように接続されている。

例えば左側の室１６において液体の容積が拡大すると、
ピストン１２は構成上摩擦が小さいことに基いて室１７
に向かって偏倚する。

この場合両方の室の間の僅かな圧力差によって圧力液体
が、室１６に向かって取付けられたリング円板３４のシ
ールリップ３５に沿ってシール室３７に侵入し且つ室１
７に向かって取付けられたリング円板３４のシールリッ
プ３５を摺動面１５にたいして圧着する。

これによって漏れ量の流れが阻止される。

シールリップのシート状の構成、摩擦の少ないシール材
料の選択および摩擦抵抗なしで偏倚するピストン１２は
、シール室３７における圧力が、ピストンシリンダユニ
ットの固有摩擦を増大させる圧力高さまで上昇すること
を阻止する。

ピストン１２は両方向に僅かな運動行程しか有していな
い測定器ピストンとして構成されており且つ両方の室１
６と１７において平均値の等しい圧力が生じるので、実
施においては漏れの損失が生じることはなく、従ってピ
ストンは最小の固有摩擦で坤し分なくシールされ、その
上濾過さ・れるにも拘らず液体内に含まれている夾雑物
を通過させるかシール縁３６で掻き取ることができる。

従ってこの夾雑物がピストンのロックを引き起したりあ
るいは２重りツブシールのシール作用を一時的に中断し
たりすることがなくなる。

シールリップが互いに向きあうように配置されることに
よって、圧力室３７において一時的に圧力ピークが生じ
るとこのシール圧は漸次減圧するようになり、摩擦が動
的に大きい圧力差と小さい圧力差に追従するようになる
。

更に圧力ピークが室１６あるいは１７に交互に生じるの
で、漏れ量は他の公知のシール装置に比べて減少せしめ
られるのに対して、摩擦力はあまり高められることはな
い。

極めて摩擦係数の少ないポリテトラフルオルエチレンを
使用することによって静止状態においても運動状態にお
いてもピストン１２の固着が阻止される。

本発明のピストン１２は１０バールまでの圧力に特に適
している。

この場合には勿論普通の運転で０．１バールよりも小さ
い圧力差が生じる。

約３バールの圧力ピークは、シールリップ３５の本発明
による構成および１定フランジ２７，３２によるその支
持に基いて、ピストンの耐久性を妨げることはない。

ピストンシールの機能と耐久性は、発生する僅かな圧力
差に関連し、ピストン１２の両側に作用する運転圧には
あまり関連しないので、このピストンは圧力の高い装置
においても使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すものであって、第１図に
おいては測定シリンダ内に組込まれた測定器ピストンと
それに所属する軸受を示す図、第２図は第１図のシール
リップの範囲の拡大図である。 １０・・・・・・シリンダ、１１・・・・・・ケーシン
グ、１２・・・・・・ピストン、１３・・・・・・ピス
トン棒、１４・・・・・・２重りツブシール、１５・・
・・・・摺動面、１６，１７・・・・・・室、１８・・
・・・・接続孔、１９・・・・・・軸受、２１・・・・
・・室、２２・・・・・・孔、２３・・・・・・軸受板
、２４・・・・・・孔、２５・・・・・・軸受板、２６
・・・・・・軸受、２７・・・・・・固定フランジ、２
８・・・・・・支持部材、２９・・・・・・ピン、３１
．３２・・・・・・固定フランジ、３３・・・・・・ナ
ツト、３４・・・・・・リング円板、３５・・・・・・
シールリップ、３６・・・・・・シール縁、３７・・・
・・・シール室、３８・・・・・・端面、３９・・・・
・・球軸受、４１・・・・・・外レース、４２・・・・
・・軸、４３・・・・・・軸受ブロック、４４・・・・
・・溝、４５・・・・・・ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ内に案内され且つ平均値の等しい、僅かな
   圧力差で脈動する液体圧力によって両側で負荷される測
   定ピストンであって、弾性的な２重りツブシールを有し
   、両方のシールリップが互いに向き合うように配置され
   且つシール材料から製作されたリング円板の、ピストン
   棒に固定されたピストンの縦軸線に向かって折り曲げら
   れた縁部から形成されていて且つシリンダと共にリング
   状のシール室を形成している形式のものにおいて、各リ
   ング円板３４が少なくともシールリップ３５の範囲にお
   いてシート状に構成されており、シールリップ３５が０
   ．０５ｍｍと０．２ｍｍとの間の厚さを有していること
   を特徴とする測定ピストン。 ２ シート状のシールリップ３５がシール縁３６に達す
   るまで変らない厚さを有している、特許請求の範囲第１
   項記載の測定ピストン。 ３ リング円板が固定フランジの間に締込まれており、
   各リング円板３４がシール縁３６の外縁まで厚さの変ら
   ない、略０．１ミリメートルの厚さしか有していないシ
   ートから形成されている、特許請求の範囲第１項記載の
   測定ピストン。