(57)【要約】  シールは環状シール面（１１０）を形成するシール本体（１０６）を含む。環状シール面はこの環状シール面から実質的に半径方向に突き出る環状突出部（１２０）を含む。シール本体は環状空洞（１１４）を含む。シールはまた、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばね（１１２、１１５）を含む。
2009522528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状シール面を形成するシール本体であって、前記環状シール面はこの環状シール面から実質的に半径方向に突き出た環状突出部を含み、前記シール本体は環状空洞を含む、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第環状２ばねと、
を備える、シール。
【請求項２】
前記環状シール面は半径方向の最も内側周辺面として形成され、前記環状突出部は半径内側方向に延びている、請求項１に記載のシール。
【請求項３】
前記環状突出部のピークの位置は、前記第１および第２環状ばねのそれぞれの中心線から離れて軸方向に間隔を空けている、請求項１に記載のシール。
【請求項４】
前記シール本体は、前記環状シール面から実質的に半径方向に突き出ている第２環状突出部を含む、請求項１に記載のシール。
【請求項５】
第２環状シール面をさらに備えている、請求項１に記載のシール。
【請求項６】
前記第２環状シール面は、ハウジング内に係合されると、前記環状シール面に実質的に平行になるように構成されている、請求項５に記載のシール。
【請求項７】
前記第２環状シール面は、前記環状シールから前記シール本体の半径方向の反対側に位置する、請求項５に記載のシール。
【請求項８】
前記シール本体は前記第２環状シール面から半径方向に突き出た突出部を備える、請求項５に記載のシール。
【請求項９】
前記第２環状シール面および前記環状空洞は、前記空洞を二分する半径方向ベクトルに沿って前記環状シール面の半径方向上にある、請求項５に記載のシール。
【請求項１０】
前記第１および第２環状ばねは相互に軸方向に近接している、請求項１に記載のシール。
【請求項１１】
前記第１および第２環状ばねのうちの少なくとも１つは二重コイルばねである、請求項１に記載のシール。
【請求項１２】
前記シール本体はフランジをさらに備える、請求項１に記載のシール。
【請求項１３】
前記フランジは前記シール本体の軸方向端部において半径方向に延びている、請求項１２に記載のシール。
【請求項１４】
前記シール本体は前記空洞の開口を形成している、請求項１に記載のシール。
【請求項１５】
前記開口は、前記シール本体の軸方向端部において軸方向に開いている、請求項１４に記載のシール。
【請求項１６】
前記軸方向端部は、前記シール本体のフランジを備えた軸方向端部の反対側である、請求項１５に記載のシール。
【請求項１７】
前記シール本体は前記開口の少なくとも一方の側部を形成する環状リップを含む、請求項１４に記載のシール。
【請求項１８】
前記シール本体は、パーフルオロプロピルビニルエーテル改質ポリテトラフルオロエチレンを含む複合材料で形成されている、請求項１に記載のシール。
【請求項１９】
前記シール本体はグラファイト繊維を含む複合材料で形成されている、請求項１に記載のシール。
【請求項２０】
第１および第２環状シール面を形成するシール本体であって、前記シール本体は前記第１環状シール面と第２環状シール面との間に位置する環状空洞を含み、前記第１および第２環状シール面は、ハウジングとロッドとの間に係合されるときに実質的に平行になるように構成されている、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねと、
を備える、シール。
【請求項２１】
前記第１環状シール面は最も内側のシール面であり、前記シール本体は前記第１環状シール面から半径内側方向に突き出た環状突出部を含む、請求項２０に記載のシール。
【請求項２２】
前記第２環状シール面は最も外側のシール面であり、前記シール本体は前記第２環状シール面から半径外側方向に突き出た第２環状突出部を含む、請求項２１に記載のシール。
【請求項２３】
前記シール本体は、前記第１環状シール面から半径内側方向に突き出た第２環状突出部を含む、請求項２１に記載のシール。
【請求項２４】
前記第１および第２環状ばねは相互に軸方向に近接して置かれている、請求項２０に記載のシール。
【請求項２５】
前記第２環状シール面および前記空洞は、前記空洞を通り半径方向に延びる切断線に沿って、前記第１環状シール面より半径方向で上にある、請求項２０に記載のシール。
【請求項２６】
前記シール本体の軸方向端部において半径方向に延びるフランジをさらに備える、請求項２０に記載のシール。
【請求項２７】
前記シール本体は前記フランジの反対の軸方向端部に前記空洞への開口を形成している、請求項２６に記載のシール。
【請求項２８】
軸方向の穴を含むハウジングと、
前記軸方向の穴内に位置するロッドと、
前記ハウジングと前記ロッドとの間に位置する環状シールと、を備えるポンプであって、前記環状シールが、
第１および第２環状シール面を形成するシール本体であって、前記シール本体は前記第１環状シール面と第２環状シール面との間に位置する環状空洞を含み、前記第１および第２環状シール面は実質的に平行であり、前記第１環状シール面は前記ロッドに接触し、前記第２環状シール面は前記ハウジングに接触している、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねと、を備えている、
ポンプ。
【請求項２９】
前記ロッドはサファイアを含む、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３０】
前記シール本体は前記シール本体の軸方向端部に位置するフランジを含み、前記フランジは前記ハウジングに係合している、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３１】
前記第１環状シール面は最も内側のシール面であり、前記シール本体は前記第１環状シール面から半径内側方向に突き出た環状突出部を含む、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３２】
前記第２環状シール面は最も外側のシール面であり、前記シール本体は前記第２環状シール面から半径外側方向に突き出た第２環状突出部を含む、請求項３１に記載のポンプ。
【請求項３３】
前記シール本体は前記空洞の開口を形成し、該開口は前記シール本体のフランジを備える軸方向端部の軸方向反対側の軸方向端部に位置する、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３４】
軸方向の穴を含むハウジングと、
前記軸方向の穴内に位置するロッドと、
前記ハウジングと前記ロッドとの間に位置する環状シールと、を備えるポンプであって、前記環状シールは、
環状シール面を形成するシール本体であって、前記環状シール面は該環状シール面から半径方向に突き出る突出部を含み、前記シール本体は環状空洞を含む、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねと、を備えている、
ポンプ。
【請求項３５】
前記シール本体は第１軸方向端部において半径方向に延びるフランジを含み、前記フランジは前記ハウジングに係合している、請求項３４に記載のポンプ。
【請求項３６】
前記シール本体は前記第１軸方向端部の軸方向反対側の第２軸方向端部に環状空洞の開口を形成している、請求項３５に記載のポンプ。
【請求項３７】
前記シール本体は第２環状シール面を含み、前記第２環状シール面および前記空洞は、前記空洞を二分する切断線に沿って前記環状シール面の半径方向上にある、請求項３４に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、環状シールおよびこのような環状シールを含むポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールは剛性構成要素の接合部から流体が流れ出すのを防止するために使用されている。特定の実施例では、シールはポンプ内およびフランジ間に使用され、封じ込め領域から流体が流れ出すのを制限している。例えば、ポンプシャフトに沿ったシールは、潤滑流体または加圧プロセス流体がシャフトとハウジングとによって形成された環形状部に沿って漏れ出すのを制限できる。典型的には、このようなシールは展性材料から形成され、例えば、フランジシールの場合はグラファイトまたは金属ストリップまたはシャフトシールの場合はエラストマ材料から形成されている。しかし、従来の材料は、高圧液体クロマトグラフィシステムなどの新しい用途には適さないことが立証されている。
【０００３】
高圧液体クロマトグラフィは高圧流体キャリア媒質を用いて、吸着媒質を横切って化学種を移動させることにより、化学種を分離する。様々な化学成分が様々な速度で吸着媒質に吸着および脱着し、キャリア媒質が吸着媒質を通過して移動またはその周りを移動するとき、化学成分の分離を達成する。吸着媒質の汚染を避けるために、いくつかの典型的なポンプは潤滑油を使用せずに作動するように設計される。この理由は、このような高圧液体クロマトグラフィシステムで使用される液体キャリア媒質が強力な溶媒として作用することが多く、このような溶媒に溶解された潤滑油が吸着媒質を汚染する可能性があるためである。さらに流体キャリア媒質はシール材料に悪影響を与え、このような高圧の媒質は漏れを引き起こし、シールの寿命を短くする可能性がある。他の典型的はシールの設計は、ロッドまたはシャフトといったポンプの構成要素の磨耗を速める可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、このようなシステムにおいて使用するための改良されたシールおよび改良されたポンプが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
特定の実施形態においては、シールは環状シール面を形成するシール本体を含む。環状シール面はこの環状シール面から実質的に半径方向に突き出た環状突出部を含む。シール本体は環状空洞を含む。シールはまた、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねを含む。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、シールは第１および第２環状シール面を形成するシール本体を含む。シール本体は第１環状シール面と第２環状シール面との間に位置する環状空洞を含む。第１および第２環状シール面は、ハウジングとロッドとの間にはめ込まれると実質的に平行になるように構成されている。シールはまた、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねを含む。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、ポンプは、軸方向の穴を有するハウジングと、軸方向の穴内に位置するロッドと、ハウジングとロッドとの間に位置する環状シールとを含む。環状シールは第１および第２環状シール面を形成するシール本体を含む。シール本体は第１環状シール面と第２環状シール面との間に位置する環状空洞を含む。第１および第２環状シール面は実質的に平行である。第１環状シール面はロッドに接触しており、第２環状シール面はハウジングに接触している。環状シールはまた、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねを含む。
【０００８】
別の実施形態では、ポンプは、軸方向の穴を有するハウジングと、軸方向の穴内に位置するロッドと、ハウジングとロッドとの間に位置する環状シールとを含む。環状シールは環状シール面を形成するシール本体を含む。環状シール面はこの環状シール面から半径方向に突き出た突出部を含む。シール本体は環状空洞を含む。環状シールはまた、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねを含む。
【０００９】
添付図面を参照することにより、当業者には、本発明の開示がより詳細に理解され、本発明の多くの特徴および利点が明らになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
特定の実施形態では、シールは環状シール面を形成するシール本体を含む。シール本体は環状シール面から実質的に半径方向に突き出た環状突出部を含む。さらに、シール本体は環状空洞を含む。シールはさらに、環状空洞内に相互に近接して置かれた第１および第２環状ばねを含む。１つの実施例では、シール本体はさらに、第２環状シール面を含んでもよい。第２環状シール面は、半径方向ベクトルに沿って第１環状シール面の半径方向で上にあってもよく、第１環状シール面の反対側に環状シール面を形成してもよい。さらに、シール本体は第２環状シール面から半径方向に突き出た第２環状突出部を含んでもよい。特定の実施例では、シール本体はフルオロポリマー、芳香族ポリマー、およびグラファイト繊維を含む複合材料から形成される。シールはポンプ内部に組み込まれてもよい。例えば、第１環状シール面はポンプのロッドに接触し、および第２環状シール面はハウジングに接触し、これにより軸方向の流体漏れを防止してもよい。
【００１１】
図１は例示的なポンプの一部１０２を示す。図示されるとおり、方向矢印「ｒ」は半径方向を表し、方向矢印「ａ」は軸方向を表す。ポンプの一部１０２は、ロッド１１６が挿入される軸方向穴を有するハウジング１０４を含んでもよい。シール本体１０６はハウジング１０４とロッド１１６との間に位置する。図示されるとおり、ハウジング１０４は、シール本体１０６のフランジ１０８に係合するように構成された第１部分１３２および第２部分１３４を含む。あるいは、ハウジング１０４は単一部品として形成されてもよい。図１に示される例示的な実施形態では、フランジ１０８はシール本体１０６の軸方向の一端において半径方向に延びる。あるいは、シール本体１０６はフランジなしで形成されてもよい。
【００１２】
例示的な実施形態では、シール本体１０６はロッド１１６に接触するように構成された環状シール面１１０を形成する。さらに、シール本体１０６はハウジング１０４に接触するように構成された環状シール面１１８を形成する。環状シール面は、反値側の面に接してシールするように構成された面であり、かつ環状形の表面（例えば、シール本体１０６）に沿って軸方向および周辺方向に延びるように構成された面である。図示されるとおり、環状シール面１１０はロッド１１６に直接接触する最も内側の環状シールを形成する。別の実施例では、環状シール面１１８は、ハウジング１０４に直接接触するように構成された環状シール本体１０６の最も外側部分に沿って軸方向の周辺面を形成する。特定の実施形態では、環状シール面１１０および環状シール面１１８は、シール本体１０６の両側面を形成し、ハウジング１０４とロッド１１６との間にはめ込まれると実質的に平行になるように構成されている。
【００１３】
１つの実施形態においては、シール本体１０６は、第１および第２環状ばね１１２および１１３を収容する環状空洞１１４を含む。第１および第２環状ばね１１２および１１３は相互に近接して置かれる。図示されるとおり、第１および第２環状ばね１１２および１１３は、ロッドに平行な線（図示せず）に沿って、または軸方向に相互に近接して置かれてもよい。あるいは、第１および第２環状ばね１１２および１１３は、半径方向に延びる線（図示せず）に沿って、相互に半径方向に近接していてもよい。特定の実施例では、第１および第２環状ばね１１２および１１３は相互に直接接触するか、または相互に直接接触する被覆を備えてもよい。
【００１４】
１つの実施形態では、シール本体１０６は空洞１１４の開口１３０を形成している。開口１３０はシール本体１０６の軸方向端部に位置してもよい。例えば、開口１３０はフランジ１０８の軸方向端部と反対のシール本体１０６の軸方向端部に位置してもよい。特定の実施形態では、開口１３０はポンプの低圧側に結合される。あるいは、開口１３０はポンプの高圧側に結合されてもよい。さらに、シール本体１０６は開口１３０に環状リップ１２８を形成してもよい。１つの例として、環状リップ１２８は開口１３０のロッド側に位置する。あるいは、環状リップは開口１３０のハウジング側に位置してもよい。別の実施形態では、開口１３０は２つの環状リップによって形成されてもよい。
【００１５】
図１では、空洞を通り半径方向に延びる切断線Ｓは、環状シール面１１０および環状シール面１１８を二分する。例えば、環状シール面１１８および空洞は、切断線Ｓに沿って、または外側方向に延びる半径方向ベクトルに沿って外側向きに見たとき、環状シール面１１０の上にある。特定の実施例では、空洞１１４の各軸方向端部を通って延びる切断線（図示なし）から見たとき、空洞１１４は環状シール面１１８の下にあり、環状シール面１１０の上にあるが、フランジ１０８の下ではない。例えば、半径に沿って空洞１１４を二分する切断線は、フランジ１０８を二分しない。別の実施例では、フランジ１０８は空洞１１４の端部を部分的に横切る。
【００１６】
シール本体１０６はまた、環状シール面１１０から半径内側方向に延びる環状突出部１２０を含んでもよい。図１に示されるとおり、突出部および縁部は事前圧縮された形状で示され、ロッド１１６とハウジング１０４との間の圧縮による変形の前の、シール本体の形状を示す。環状突出部１２０は、例えば鋭い突出部、四角形の突出部、または曲線形の突出部といった形状であってもよい。さらに、シール本体１０６は、環状シール面１１０から半径内側方向に延びるかまたは突き出る、２つ、３つ、またはそれ以上の環状突出部を含んでもよい。さらに、半径方向ベクトル（図示なし）に沿って見るとき、環状突出部１２０は開口１３０または空洞１１４の下に位置するピークを有してもよい。特定の実施例では、環状突出部１２０のピークは、第１および第２環状ばね１１２および１１３のうちの少なくとも１つの中心点（１２４または１２６）から離れて軸方向に間隔を空けている。例えば、環状突出部１２０のピークは、ばね中心点１２４および１２６をそれぞれ通って延びる半径方向二分線Ｃ１およびＣ２よりも開口に対して軸方向に近い位置を有してもよい。さらに別の実施例では、シール本体１０６は、第２環状シール面１１８から半径外側方向に延びる第２環状突出部１２２を含んでもよい。ここではまた、環状突出部１２２は、例えば鋭い突出部、四角形の突出部、または曲線形の突出部といった形状であってもよい。環状突出部１２０と同様に、環状突出部１２２は、環状ばね１１２および１１３のそれぞれの中心点１２４または１２６のうちの１つを二分する線Ｃ１およびＣ２とは異なる軸方向位置にあるピークを有してもよい。シール本体１０６はまた、環状シール面１１８から半径方向に延びるかまたは突き出た、追加の環状突出部を含んでもよい。
【００１７】
特定の用途、例えば高圧液体クロマトグラフィでは、ロッド１１６はサファイアから形成されてもよい。シール本体１０６はフルオロポリマー、芳香族ポリマー、およびグラファイト繊維を含む複合材料から形成されてもよい。例示的な実施形態では、複合材料はフルオロポリマーのポリマー・マトリックス、および詳細には、低い摩擦係数を示すフルオロポリマーを含む。フルオロポリマーの例としては、フッ素置換オレフィンモノマーから形成されるポリマー、または、フッ化ビニリデン、ビニルフルオリド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、およびこのようなフッ化モノマーの混合物からなるグループから選択される少なくとも１つのモノマーを含むポリマーを含む。例示的なフルオロポリマーは、ポリマー、ポリマーブレンド、または上記モノマーの１つ以上を含むコポリマー（例えば、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン（ＴＥＶ））を含んでもよい。詳細には、フルオロポリマーは、改質ＰＴＦＥなどのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であってもよい。１つの実施例では、改質ＰＴＦＥは、パーフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）などのテトラフルオロエチレンおよびビニルエーテルのコポリマーである。１つの実施形態では、改質ＰＴＦＥは少なくとも約０．０１Ｗｔ％のパーフルオロプロピルビニルエーテル（ＰＰＶＥ）を含む。別の実施例では、改質ＰＴＦＥは少なくとも約５．０Ｗｔ％以下のＰＰＶＥ、例えば、約３．０Ｗｔ％以下、または約１．５Ｗｔ％以下のＰＰＶＥを含む。ＰＰＶＥを含む改質ＰＴＦＥの特定の実施形態は溶解処理できるが、特定の有用な改質ＰＴＦＥは少量のＰＰＶＥを含み、このため、改質ＰＴＦＥは溶解処理できず、代わりに、一般には、溶液堆積および焼結される。改質ＰＴＦＥの特定の例は市販されており、例えば、Ｄｙｎｅｏｎから購入できるＴＦＭ１７００、ＤｕＰｏｎｔ（登録商標）から購入できるＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＮＸＴ、およびＤａｉｋｏｎから購入できるＭ１−１１がある。
【００１８】
材料は少なくとも約８０．０Ｗｔ％のフルオロポリマーを含んでもよい。例えば、材料は約８０．０Ｗｔ％から約９５．０Ｗｔ％のフルオロポリマーを含んでもよく、例えば約８５．０Ｗｔ％から約９１．０Ｗｔ％のフルオロポリマーを含んでもよい。特定の実施例では、材料は約８０．０Ｗｔ％から約９５．０Ｗｔ％の改質ＰＴＦＥを含み、例えば約８５．０Ｗｔ％から約９１．０Ｗｔ％のフ改質ＰＴＦＥを含む。
【００１９】
例示的な実施形態では、材料は芳香族ポリマーを含む。例えば、芳香族ポリマーはポリフェニレンスルフィドまたはポリフェニレンオキシドなどのフェニルポリマーを含んでもよい。特定の実施例では、芳香族ポリマーはポリフェニレンスルフィドを含む。材料は約１．０Ｗｔ％から約１０．０Ｗｔ％の芳香族ポリマーを含んでもよい。例えば、材料は約３．０Ｗｔ％から約７．０Ｗｔ％の芳香族ポリマーを含んでもよい。特定の実施形態では、複合材料は約１．０Ｗｔ％から約１０．０Ｗｔ％のポリフェニレンスルフィドを含んでもよく、例えば、約３．０Ｗｔ％から約７．０Ｗｔ％のポリフェニレンスルフィドを含んでもよい。
【００２０】
さらに、複合材料はグラファイト繊維を含む。グラファイト繊維は、結晶構造が従来のカーボン繊維と異なり、形体が従来のグラファイトと異なる。典型的には、カーボン繊維は、ポリアクリロニトリルなどの有機ポリマーから形成されるか、またはピッチから形成される。有機繊維は一般に、約２００℃から３００℃における空気中で酸化処理され、非溶解前駆繊維を形成する。このような前駆繊維は窒素環境中で約１０００℃から２５００℃に加熱されて、カーボン繊維を形成する。多くの場合、このようなカーボン繊維は少なくとも約９２．０Ｗｔ％のカーボンを含む。例示的な実施形態では、グラファイト繊維は、このようなカーボン繊維を約２５００℃から３０００℃に加熱して、グラファイト繊維形体を維持しながらグラファイトの異質の結晶構造を得ることにより、形成されてもよい。結果的に、例えばＸ線回折を通して結晶構造を観察することにより、カーボン繊維はグラファイト繊維と区別できる。
【００２１】
グラファイトに関しては、グラファイトは一般に粒子形状であり、したがって、上述の複合材料のグラファイト繊維とは異なる。多くの場合、粒子のグラファイトは、無機物グラファイトを粉砕することにより、または約２８００℃で石油製品を加熱することにより、形成される。このようなプロセスにより、上述の例示的な方法などの方法によって形成されたグラファイト繊維とは形体および機械的特性の両方において異なるグラファイト粒子を生成する。
【００２２】
例示的な実施形態では、複合材料は約１．０Ｗｔ％から約１０．０Ｗｔ％のグラファイト繊維を含む。例えば、材料は約３．０Ｗｔ％から約７．０Ｗｔ％のグラファイト繊維を含んでもよい。
【００２３】
図１に戻ると、環状ばね１１２および１１３はそれぞれ、一重コイルばねまたは二重コイルばねであってもよい。用途に応じて、環状ばね１１２および１１３はステンレス鋼などの耐食金属から形成されてもよい。詳細には、環状ばねは３０４ステンレス鋼などのステンレス鋼から形成されてもよい。あるいは、環状ばねは軟らかな金属またはポリマーから形成されてもよい。
【００２４】
図２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、および１３は環状シールの代替の実施形態を示す。図２に示されるとおり、環状シールは環状シール面２０２および２０４を含む。シール本体は、鋭いピークを有し、環状シール面２０２および２０４からそれぞれ突き出た環状突出部２０６および２０８を含む。さらに、環状シールは空洞２１２を含む。シール本体は空洞２１２の開口２１０を形成し、開口２１０はさらに、開口の半径内側方向またはロッド側に位置するリップ２１８によって形成される。空洞２１２内には、環状ばね２１４および２１６が軸方方向に相互に近接して置かれる。開口２１０と反対の軸方向端部には、フランジ２２０が最も外側の環状シール面２０４から半径外側方向に突き出ている。図３は代替の実施形態を示し、この実施形態では、シール本体は環状シール面３０２および３０４を含み、第１軸方向端部に開口３０８を形成している。しかし、開口３０８と反対側の第２軸方向端部３０６はフランジを含まない。
【００２５】
図４および５はシールの代替の実施形態であり、フランジを備えるシールおよび備えないシールをそれぞれ示す。図４に示されるとおり、環状シール面４０２および４０４はそれぞれ、環状突出部４０６および４０８を含む。環状突出部４０６は鋭いピークを有し、環状突出部４０８は曲線状ピークを有する。図５に示されるとおり、シール本体は環状シール面５０２および５０４を含む。開口５０６と反対側の第２軸方向端部５０８はフランジを含まない。
【００２６】
別の例示的実施形態においては、図６および図７は、フランジを備える例示的シールおよび備えない例示的シールをそれぞれ示す。図６に示されるとおり、シールは環状シール面６０２および６０４を含む。環状本体は環状シール面６０２から半径内側方向に突き出た環状突出部６０６および６０８を含む。環状突出部６０６および６０８は鋭いエッジを備える。鋭いエッジまたはピークのそれぞれは、環状ばねの中心線から偏り、または中心線から離れて軸方向に間隔を空けている。例えば、突出部６０８のピークは両方の環状ばねに比べて開口により近く位置し、突出部６０６のピークは環状ばねのうちの１つに比べて開口により近く位置する。シール本体はまた、環状シール面６０４から半径外側側方向に延びる環状突出部６１０および６１２を含む。図示されるとおり、環状突出部６１０および６１２は、環状ばねの中心線から軸方向に偏った鋭いピークを備える。さらに、シール本体は、開口６１６の半径方向外側の環状エッジを形成するリップ６１４を含む。シールはさらに、開口６１６と反対の軸方向端部に位置するフランジ６１８を含む。図７は別の例示的実施形態を示し、この実施形態では、開口７０６と反対側の軸方向端部７０８はフランジを含まない。
【００２７】
別の例示的実施形態では、図８および図９は、フランジを備える例示的シールおよび備えない例示的シールをそれぞれ示す。図８に示されるとおり、シール本体は環状シール面８０２および８０４を含む。シール本体は環状シール面８０２および８０４からそれぞれ延びる環状突出部８０６および８０８を形成している。図示されるとおり、環状シール面８０２から突き出た環状シール突出部８０６は曲線形状を形成している。環状シール面８０４から突き出た環状シール突出部８０８は鋭い突出部を形成している。リップ８１４は開口８１０の半径方向の最も外側のリムを形成する。さらに、開口８１０はフランジ８１２を含む軸方向端部と反対側の端部に位置する。図９に示される代替の実施形態は、フランジ８１２を備えない、開口９０２と反対側の軸方向端部９０４を含む。
【００２８】
別の例示的実施形態では、図１０および図１１は、フランジを備える例示的シールおよび備えない例示的シールをそれぞれ示す。図１０に示されるとおり、曲線状の環状突出部１００６および１００８は、環状シール面１００２および１００４からそれぞれ突き出ている。シールの空洞の開口は、開口内の半径方向外側および半径方向内側に位置する２つの環状リップ１０１０および１０１２によって形成される。さらに、図１０に示される環状シールはフランジ１０１４を含む。図１１に示される代替の実施形態では、開口１１０２と反対側の軸方向端部１１０４はフランジ８１２を含まない。
【００２９】
代替の実施形態では、図１２および図１３は、環状シール面のそれぞれから突き出た２つ以上の曲線状突出部を含む例示的シールを示す。例えば、図１２は、環状シール面１２０２と、環状シール面１２０２から半径内側方向に延びる曲線状の環状突出部１２０６および１２０８とを含むシール本体を示す。環状突出部１２１０および１２１２は環状シール面１２０４から半径外側方向に突き出ている。図１２に示されるシール本体はまた、フランジ１２１４を含む。図１３はフランジを備えないシールの実施形態を示し、この実施形態では、開口１３０２は、開口１３０２の半径方向外側および半径方向内側にそれぞれ延びる、環状リップ１３０４および１３０６によって形成される。
【００３０】
シールの特定の実施形態は、有利には、ポンプ寿命を延ばす。例えば、シールの実施形態は、高圧液体クロマトグラフィのキャリア媒質に曝されるときの、寿命を延ばすことができる。さらに、シールの実施形態は、ロッド、詳細にはサファイアロッドなどのポンプの構成要素の磨耗を低減できる。
【００３１】
実施例
図１に示される設計のシールは、９０．０Ｗｔ％の改質ＰＴＦＥ、５．０Ｗｔ％のポリフェニレンスルフィド、および５．０Ｗｔ％のグラファイト繊維から形成される。シールは、３つの流体のうちの１つの存在下において故障する全時間に基づいて、評価される。
【００３２】
シールはＳｈｉｍａｚｕ  ＬＣ１０ＡＴｖｐ高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）ポンプ内で試験される。ポンプの構成は直列に作動する２つのヘッドを備えて設計されている。１つのシールが各ヘッド内に装着される。シールはサファイアロッド上に装着され、ポンプヘッドは主ポンプ本体に固定されている。サファイアロッドは往復直線運動で作動して、ポンプ作用を発生させる。各試験について、新しいサファイアロッドが使用される。
【００３３】
ポンプは、圧力２０Ｍｐａ（２９００ｐｓｉ）および流量５ｍｌ／分で作動する。シールは、３つの流体、すなわち、脱イオン水、メタノール、または３０％  ０．１Ｍ燐酸緩衝液と７０％メタノールの混合のうちの１つの存在下における漏れに関して試験される。
【００３４】
ポンプヘッドシールの漏れは、ポンプヘッドハウジングの上部側のチューブまたはポートを通して空気を加圧することによって評価される。漏れは収集組織をポンプヘッドの基底部に置くことにより、表される。シール漏れが発生すると、ポンプヘッドの後部を押下げる加圧空気の作用が、水分を収集組織上に噴射する。水分が観測されると、漏れ故障であると断定される。
表１：液体キャリア媒質が存在するときのシール性能
【表１】
2009522528.tif 000003
【００３５】
各サンプルは溶剤の１つの存在下において少なくとも約３００時間の故障までの時間を示す。さらに、試験したサファイアロッドはスクラッチまたは傷をほとんどまたは全く示さない。
【００３６】
上述の主題は例示目的であり、限定を意味するものではない。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に含まれる、このような変形例、改良例、および他の実施形態を全て包含するものとする。したがって、特許法によって認められる最大の範囲まで、本発明の範囲は、上述の特許請求の範囲およびその均等物の最も広い可能な解釈によって決定されるべきであって、上述の詳細な説明によって制限または限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】シールを含む例示的なポンプの一部の図である。
【図２】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図３】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図４】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図５】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図６】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図７】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図８】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図９】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図１０】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図１１】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図１２】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図１３】図１に示されるポンプの一部などの、ポンプにおいて使用する例示的なシールの図である。
【図１】
2009522528.tif 000004
【図２】
2009522528.tif 000005
【図３】
2009522528.tif 000006
【図４】
2009522528.tif 000007
【図５】
2009522528.tif 000008
【図６】
2009522528.tif 000009
【図７】
2009522528.tif 000010
【図８】
2009522528.tif 000011
【図９】
2009522528.tif 000012
【図１０】
2009522528.tif 000013
【図１１】
2009522528.tif 000014
【図１２】
2009522528.tif 000015
【図１３】
2009522528.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月7日(2008.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状シール面を形成するシール本体であって、前記環状シール面はこの環状シール面から実質的に半径方向に突き出た環状突出部を含み、前記シール本体は環状空洞を含む、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に軸方向に近接して置かれた第１および第環状２ばねと、
を備える、シール。
【請求項２】
前記環状シール面は半径方向の最も内側周辺面として形成され、前記環状突出部は半径内側方向に延びている、請求項１に記載のシール。
【請求項３】
前記環状突出部のピークの位置は、前記第１および第２環状ばねのそれぞれの中心線から離れて軸方向に間隔を空けている、請求項１または２に記載のシール。
【請求項４】
前記シール本体は、前記環状シール面から実質的に半径方向に突き出ている第２環状突出部を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール。
【請求項５】
第２環状シール面をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール。
【請求項６】
前記第２環状シール面は、ハウジング内に係合されるときに、前記環状シール面に実質的に平行になるように構成されている、請求項５に記載のシール。
【請求項７】
前記シール本体は前記第２環状シールから半径方向に突き出た突出部を備える、請求項５に記載のシール。
【請求項８】
前記第２環状シール面および前記環状空洞は、前記空洞を二分する半径方向ベクトルに沿って前記環状シール面の半径方向上にある、請求項５に記載のシール。
【請求項９】
前記第１および第２環状ばねのうちの少なくとも１つは二重コイルばねである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシール。
【請求項１０】
前記シール本体はフランジをさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシール。
【請求項１１】
軸方向の穴を含むハウジングと、
前記軸方向の穴内に位置するロッドと、
前記ハウジングと前記ロッドとの間に位置する環状シールと、を備えるポンプであって、
環状シール面を形成するシール本体であって、前記環状シール面は該環状シール面から半径方向に突き出る突出部を含み、前記シール本体は環状空洞を含む、シール本体と、
前記環状空洞内に相互に軸方向に近接して置かれた第１および第２環状ばねと、を備えている、
ポンプ。
【国際調査報告】
2009522528.tif 000017
2009522528.tif 000018