(57)【要約】  シール装置は、シール面（５ａ）を有する少なくとも１つのシール・リング（５）と、アクチュエータ（７）と、センサ（８）と、シール・リング（５）を含むチャンバ・リング（３）とを含む。アクチュエータ（７）は、シール面（５ａ）をピストン・ロッド（２）に関して半径方向に変位させることができるように、シール・リング（５）に関する能動的接続を含む。アクチュエータ（７）は、センサ（８）によって検出された測定値に従って制御することができる。
2008517235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に移動可能に支持されるピストン・ロッド（２）を封止するドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置（１）であって、
シール面（５ａ）を有する少なくとも１つのシール・リング（５）と、
アクチュエータ（７）と、
センサ（８）と、
前記ピストン・ロッド（２）に対して半径方向に前記シール面（５ａ）を変位させることができるように、前記アクチュエータ（７）が前記シール・リング（５）に対して動作接続する状態で、前記シール・リング（５）が配置されるチャンバ・リング（３）とを含み、
前記センサ（８）によって検出された測定値によって前記アクチュエータ（７）を制御可能なピストン・ロッド・シール装置。
【請求項２】
複数のチャンバ・リング（３）が、前記ピストン・ロッド（２）の長手方向に配置され、１つのシール・リング（５）とアクチュエータ（７）が、少なくとも２つのチャンバ・リング（３）内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項３】
前記チャンバ・リング（３）が、前記ピストン・ロッド（２）の前記長手方向に対して垂直方向に延在する支持面（３ｂ、３ｃ）を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項４】
前記シール・リング（５）が、複数のシール・リング・セグメント（５ｂ、５ｃ、５ｄ）を含むセグメント化シール・リング（５）として形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項５】
少なくとも１つの別個のアクチュエータ（７）が、各シール・リング・セグメント（５ａ、５ｂ、５ｃ）に関連づけられることを特徴とする請求項４に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項６】
前記シール・リング（５）が、単体で作られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項７】
リング状または管状のアクチュエータ（７）が、シール・リング（５）を周方向に取り囲むことを特徴とする請求項６に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ（７）が、１個の圧電素子または磁歪素子として設計されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ（７）を流体によって駆動させることができることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項１０】
前記センサ（８）が、前記シール・リング（５）に固定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項１１】
前記シール面（５ａ）が、ラビリンス溝を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のピストン・ロッド・シール装置。
【請求項１２】
シール面（５ａ）を有するシール・リング（５）を含むドライ・ラン・ピストン・ロッド
・シール装置（１）を有する長手方向に移動可能に支持されたピストン・ロッド（２）を封止する方法であって、
前記ピストン・ロッド（２）に対する前記シール面（５ａ）の位置が、制御値によって制御可能に変更することができる方法。
【請求項１３】
前記ピストン・ロッド（２）に対する前記シール面（５ａ）の前記位置を変更することができるように少なくとも２つ、好ましくは全てのシール・リング（５）を制御することができることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ピストン・ロッド（２）からの前記シール・リング（５）の間隔および前記ピストン・ロッド（２）の温度および前記２つのシール・リング（５）間の圧力差もしくは前記ピストン・ロッド（２）からの前記シール・リング（５）の間隔または前記ピストン・ロッド（２）の温度または前記２つのシール・リング（５）間の圧力差が、前記制御値として使用されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ピストン・ロッド（２）の長手方向に離間して配置された２つのシール・リングの前記シール面（５ａ）の位置が、一方のシール・リング（５）に全体にわたる圧力降下が値の予め設定された範囲内にあるように制御されることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記シール面（５ａ）の前記位置が、本質的に同じ圧力降下が各制御可能なシール・リング（５）一面に生じるように制御されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項1から請求項１１の１項に記載のピストン・ロッド・シール装置を含むか、または
、請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の方法に従って動作されるドライ・ラン圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルによるドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置に関する。本発明は、更に、請求項１２のプリアンブルによる、ドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置を有するピストン・ロッドを封止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長手方向に移動可能なピストン・ロッドを有するドライ・ラン・ピストンコンプレッサ用ドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置が特許文献１から知られている。このドライ・ラン・シール装置は、炭素、黒鉛、またはプラスチックなどのドライ・ラン材料製のシール要素を含む。シール要素は、ピストン・ロッドと接触するシール面を有して、このようにしてピストン・ロッドに対して摩擦接触シールを形成する。この摩擦は、シール要素の磨耗を増大するという結果をもたらし、シール要素の封止作用は、最大許容磨耗を超えた後に徐々に低減され、その後、シール要素を比較的短期間に交換しなければならない。ピストン・ロッド上のシール要素の摩擦によって、更に、消散しにくい摩擦熱が生成され、これは、封止することができる最大圧力差または平均ピストン速度を制限しなければならないという結果をもたらす。パッキンまたはドライ・ラン・シール装置ともいう気体の無潤滑シールに使用される公知のピストン・ロッド・シールシステムは、高い機械的熱負荷発生を伴い、高い機械的熱負荷発生は、シール要素の寿命、封止することができる最大圧力差および平均ピストン速度が制限されるという不利な結果をもたらす。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９３３５６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の目的は、より有利なドライ・ラン・シール装置およびドライ・ラン・シールによるピストン・ロッド封止のより有利な方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の特長を有するドライ・ラン・シール装置で満たされる。従属請求項２から従属請求項１１は、更に有利に設計されたドライ・ラン・シール装置に関するものである。本目的は、更に、請求項１２の特長を有する方法で満たされる。従属請求項１３および従属請求項１６は、更に有利な方法のステップに関するものである。
【０００５】
本目的は、長手方向に移動可能に支持されるピストン・ロッドを封止するドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置であって、シール面を有する少なくとも１つのシール・リングと、アクチュエータと、センサと、ピストン・ロッドに対して半径方向にシール面を変位させることができるように、アクチュエータがシール・リングに対して動作接続する状態で、シール・リングが配置されるチャンバ・リングとを含み、センサによって検出された測定値によってアクチュエータを制御することができる、ピストン・ロッド・シール装置で満たされる。
【０００６】
本発明によるドライ・ラン・シール装置は、ピストン・ロッドの表面に対するシール要素またはそのシール面の位置がアクチュエータの助けを借りて制御することができ、したがって、一方では、シール面がピストン・ロッドに接触することが好ましくは回避され、他方では、シール面とピストン・ロッドとの間のギャップは、好ましくはギャップ幅ができるだけ小さく保たれるように追従調整を受けることができるように可変であるという利点を有する。
【０００７】
本発明による、長手方向に移動可能に支持されたピストン・ロッドを封止する方法においては、シール要素の位置は、制御値ともいう、ドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置の測定可能な値によって制御可能に変更される。一例として、シール面とピストン・ロッド表面との間の距離、ピストン・ロッドの温度、漏出ガスの量、ピストン・ロッドに掛かるシール要素の接触圧による力、または２つのシール要素間の圧力差は、制御値として適切なものであり、この制御値は、センサの助けを借りて検出され、この制御値は、調整装置のためのものであり、調整装置は、制御値が予め設定された所望値に対応するまで、アクチュエータ、したがって、シール要素の位置、すなわち、シール面の位置を制御する。シール面の位置は、シール・リング全体にわたる圧力降下が値の所定の範囲内または所定の値にあるように制御されることが好ましい。また、シール面の位置は、例えば、本質的に同じ圧力降下が各制御可能なシール・リング全体にわたって存在するように制御することができる。
【０００８】
シール要素の位置は、１ミリメートルに満たない程の小さなギャップ幅を有する非接触ギャップシールがシール面とピストン・ロッドとの間に維持される、例えば、ギャップ幅が０ｍｍと０．３ｍｍとの間に範囲内に維持されるように調整されることが好ましい。また、ギャップ幅が０として、シール要素のシール面が、無視可能な小さな接触加圧力のみの有無を問わず、結果的にピストン・ロッドに接触するように、シール要素を制御することができる。シール要素は、ピストン・ロッドに接触しないかまたはピストン・ロッドにほとんど触れないことから、シール要素は、磨耗がないか、または、極めて小さな磨耗に過ぎず、その結果、シール要素は、滅多に交換する必要はなく、ドライ・ラン・シール装置は、より長い期間にわたってサービス・フリーで動作することができることが好ましい。本発明によるドライ・ラン・シール装置は、圧力差を好ましくは各シール要素全体にわたって制御することができるという利点を有する。このようにして、特に、相当する高い磨耗を伴う過度の高い圧力差が１つまたはそれ以上のシール要素全体にわたって存在する状況を回避することができる。制御不可能なシール要素の場合、特定のシール要素は、過度に磨耗することが多いために運転に不適となることによって、更なるシール要素に過度の磨耗が発生して、その結果、結果的に生じるこのような連鎖反応を通じて、ドライ・ラン・シール装置全体が、比較的早い時期に使用不可能になることがこれまでにわかっている。本発明による装置は、ピストン・ロッドに沿ってお互いの後に配置されたシール要素についてこのような制御なしの連鎖反応を防止するものである。
【０００９】
本発明によるドライ・ラン・シール装置は、シール要素のシール面は、動いているピストン・ロッドの表面に触れないかまたは殆ど触れずに、その結果、摩擦熱が生じないかまたは生じる摩擦熱は小さなものに過ぎないようになっているという更なる利点を有する。
【００１０】
したがって、本発明によるドライ・ラン・シール装置は、漏れが低減されることで長寿命化され、また、特に、高い圧力差および速い平均ピストン・ロッド速度またはピストン速度、もしくは高い圧力差または速い平均ピストン・ロッド速度またはピストン速度に適するものである。したがって、本発明によるドライ・ラン・シール装置では、高い排気性能を有するドライ・ラン圧縮機を組み立てることができる。更に、本発明によるドライ・ラン・シール装置は、例えば、水素など、分子量が小さい気体の封止にも適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を図の助けを借りて以下で説明する。
図１は、シリンダがＡ側に設置された状態で位置し、ピストン・ロッド駆動部がＢ側にある状態で、運動方向Ｋに長手方向に移動可能に支持されるピストン・ロッド２を有するドライ・ラン・ピストン圧縮機のドライ・ラン・ピストン・ロッド・シール装置１を示す。ドライ・ラン・シール装置１は、パッキンを有するピストン・ロッド・シール１として
設計され、パッキンは、シール・リング５がチャンバ・リング内に配置された状態で順次配置された複数のチャンバ・リング３を含む。ドライ・ラン・シール装置１は、レストリクター・リング４と複数のシール・リング５とを含む。有利なデザインにおいては、頂部の３つのチャンバ・リング３によって示めされるように、止め輪１４、シール・リング５およびサポート・リング１７が、ピストン・ロッド２の延在方向に互いのそばに配置される。しかしながら、チャンバ・リング３内には、１つのチャンバ・リング３内に図示するように、設置できるのは単一のシール・リング５のみである。ピストン・ロッド２は、方向Ｋで行き来する。ピストン・ロッド・シール１は、更に、漏れガス抽出部６を含む。
【００１２】
図２は、縦断面図に、本発明のドライ・ラン・シール装置１の２つのチャンバ・リング３とシール・リング５を示す。ドライ・ラン・シール装置１全体は、図１に示すように、シール・リング５がピストン・ロッド２の延在方向に交互に配置された状態で複数のチャンバ・リング３を含むことが好ましい。図２に示すチャンバ・リング３は、圧電アクチュエータ７が固定されるリング状の突出チャンバ・リング部３ａを有する。チャンバ・リング３は、更に、ピストン・ロッド２の長手方向に対して垂直方向に延在する２つの支持面３ｂ、３ｃを含む。シール・リング５は、図２ａにおいては、方向Ｃから見た図で示されている。シール・リング５は、ギャップ５ｇにて若干離間される３つの全く同じデザインであるシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄから成る。ギャップ５ｇは、例えば、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲の幅を有する。図２ａにおいては、シール・リング・セグメント５ｂと関連づけられたアクチュエータ７が破線で示されている。アクチュエータ７は、方向Ｃから見て、シール・リング・セグメント５ｂの後に位置する。これと同様に、アクチュエータ７は、シール・リング・セグメント５ｃ、５ｄと関連づけられるが、図示されていない。したがって、各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、独自のアクチュエータ７を有し、ギャップ５ｇは、シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄを少なくともピストン・ロッド２に対して半径方向Ｒに変位させることができるような幅とされている。図２は、線Ａ−Ａに沿った、シール・リング・セグメント５ｂの断面図を示す。シール・リング５、すなわち、そのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、ピストン・ロッド２に向かって配向されたシール面５ａを有する。図２に示すシール・リングは、シール・リング５全体を形成すると同時に、シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄが互いに保持されるように、ばね９によって取り囲まれる。周方向に均一に離間される３つのアクチュエータ７は、チャンバ・リング部３ａに固定され、各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれのアクチュエータ７に接続され、その結果、各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、変位可能に半径方向Ｒに支持され、各々、１つのアクチュエータによって制御することができる。図示する実施形態においては、ピストン・ロッド２の表面までの距離を検出するセンサ８が、シール・リング・セグメント５ｂの少なくとも１つの内側に配置される。センサ８およびアクチュエータ７は、リード電線１０ａを介して調整装置１０に接続される。図示する実施形態においては、調整装置１０は、センサ８の助けを借りて、ピストン・ロッド２の表面と好ましくはシール面５ａとの間隔を判断し、調整装置１０は、ギャップ幅Ｓには調整装置１０について予め設定された所望値が採用されるように、アクチュエータ７と、アクチュエータ７に接続されたシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄを制御する。各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、調整装置１０が１つのシール・リング５当たり３つのアクチュエータ７を制御するように、別個のアクチュエータ７に接続されることが好ましい。
【００１３】
また、図２に示すシール・リング・セグメント５ｂの断面図は、各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄが、ピストン・ロッド２の長手方向に示すように突出することが好ましい端面５ｋを有し、支持面３ｂに対して適合されるプロファイルを有することが好ましいことを示す。図示する実施形態においては、端面５ｋおよび接触面３ｂは、ピストン・ロッド２の長手方向に対して垂直方向に延在する。また、接触面３ｂおよび端面５
ｋは、ピストン・ロッド２の長手方向に対して傾斜して延在することができる。例えば、図示していないピストンのピストン・ロッドの圧縮による動きの最中に、Ａによって意図される側の方に高い圧力が生じる。接触面３ｂおよび端面５ｋは、全てのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄが、接触面３ｂを少なくとも端面５ｋと接触させて、したがって、横方向に支持され、かつ、半径方向に延在するギャップ５ｇは、大部分が接触面３ｂによって覆われ、これによって、ピストン・ロッド２の延在方向の漏れが低減されるという利点を有する。横方向の支持は、ピストン圧縮機作動中、揺動動圧プロファイルがシール・リング５に作用するかなりの圧力変動を伴ってピストン・ロッド・シール装置内に生じることから、決められた位置にシール・リング５を保持するために特に重要である。
【００１４】
シール・リング５は、ギャップ１８がシール・リング５とチャンバ・リング３との間に生じるように配置かつ設計することができ、これによって、ピストン圧縮機の吸気段階中に方向Ａの流体の戻り流れが可能になる。
【００１５】
有利な実施形態においては、圧縮段階中にシール・リング５を介して印加された圧力は、５０バールと７５バールとの間の範囲にある。シール・リング５が中に配置された状態である２つのチャンバ・リング３がピストン・ロッド２の長手方向の軸線の延在方向に互いの後に配置された場合、この例示的なピストン・ロッド・シール装置１の最大圧力は、１００バールと１５０バールとの間になる、すなわち、各々がシール・リング５を有する４つのチャンバ・リング３を使用したときの総最大圧力は、２００バールと３００バールとの間にある。
【００１６】
図２ｂは、受動的止め輪、すなわち、非能動的に起動可能な止め輪１４を示す。図１に示すように、止め輪１４は、シール・リング５のそばに配置される。図２の例においては、止め輪１４は、右寄りに、シール・リング５のそばに配置され、チャンバ・リング３の内側空間は、その後、当然のことながら、これに対応して大きくしなければならない。止め輪１４は、半径方向のギャップ５ｇを覆い、したがって、ピストン・ロッド２の延在方向Ｋへのガスの逃げを防止する。この受動的シール・リング１４の磨耗を回避するために、その内径は、ピストン・ロッド２との接触が生じないように十分に大きくされる。止め輪１４は、好適なデザインにおいては、戻り流れ溝１４ａを有することができ、止め輪１４は、戻り流れ溝１４ａがＡ側に向かって位置合わせされるように配置される。
【００１７】
図２ｃは、縦断面図に、図２の実施形態とは異なり、止め輪１４とサポート・リング１７とを含むドライ・ラン・シール装置の更なる実施形態を示す。サポート・リング１７は、ピストン・ロッド２の長手方向の軸線の方向のシール・リング５の支持体の役目をし、サポート・リング１７は、図２ｄの平面図に示すように、突出チャンバ・リング部３ａが貫設されるアパーチャ１７ａを有する。
【００１８】
また、サポート・リング１７は、円周面が部分的に突出チャンバ・リング部３ａに接触する、図２ｃにおいて１７ｂで指定される円形ディスクのみを含むように設計することができる。
【００１９】
また、シール・リング５は、図２ｅにおいて平面図で示すように、各々が、各々１つのアクチュエータ７を介して半径方向Ｒに変位可能に支持される、２つのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃのみから成るようにすることができる。
【００２０】
図３は、シール・リング５を有するチャンバ・リング３の実施形態の更なる部分縦断面図を示すが、センサ８および調整装置１０は、図示されていない。リング状のホルダ１２が、圧電アクチュエータ７とばね１１が接続されるチャンバ・リング３の内側空間内に配
置される。シール・リング５は、ここでは、アクチュエータ７とばね１１との両方に接触するように設計される。アクチュエータ７は、シール・リング５、したがって、シール面５ａが半径方向Ｒにピストン・ロッド２に変位可能に取り付けられるように起動可能である。図３に示すシール・リング５の実施形態は、ラビリンス溝を有するシール面５ａが生じるようにラビリンス溝がピストン・ロッド２の方に対向するシール層５ｅを有する。アクチュエータ７は、小さなギャップが絶えずピストン・ロッド２の表面とシール面５ａとの間に存在するように制御されて、ギャップシールが生じるようになっており、ラビリンス溝が、更に、封止作用を強めることが好ましい。シール・リング５全体は、同じ材料から成ることができる。また、シール・リング５は、図３に示すように、ベース・リング５ｆとシール層５ｅとから成ることができ、シール層は、ベース・リング５ｆの材料に対して異なる材料から成る。ベース・リング５ｆは、例えば、金属から成り、シール層５ｅは、プラスチックまたはセラミックなどのドライ・ランが可能な材料から成ることができる。
【００２１】
図３ａは、方向Ｄからの、図３に示すシール・リング５の正面図を示す。シール・リング５は、半径方向のギャップ５ｇを有するセグメント化シール・リングとして設計され、かつ、３つのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄを含む。図３は、Ｂ−Ｂ線に沿った、図３ａによるシール・リングの断面図を示す。アクチュエータ７は、シール・リング・セグメント５ｂのために概略的に示す。各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、このように配置されたアクチュエータ７を有することが好ましい。更なる実施形態においては、シール・リング・セグメント５ｄについて示すように、２つのアクチュエータ７ａ、７ｂを各シール・リング・セグメントと関連づけることができ、２つのアクチュエータは、シール・リング・セグメント５ｄが方向Ｒに変位可能であるようにシール・リング・セグメント５ｄに協同で作用する。
【００２２】
異なるデザインによるシール・リング５を本発明によるドライ・ラン・シール装置１と組み合わせて使用することができる。図４ａ、図４ｂ、図５ａは、各々、アクチュエータ７の作用点が、図２ａにも示すように、シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄの後ろ側に位置し、したがって、図示する図では直に見えない、異なるデザインによるシール・リング５の正面図を示す。
【００２３】
図４ａによるシール・リング５は、切れ目５ｈを有し、その切れ目に沿って、シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄを方向Ｒに移動させるようにシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄが、変位可能に取り付けられる。
【００２４】
図４ｂによるシール・リングは、ピストン・ロッド２に対して接線に沿って延在する切れ目５ｈを有する。シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、方向Ｒに切れ目５ｈの進路に平行に変位可能であることが好ましい。図４ａおよび図４ｂに示す２つのシール・リング５は、止め輪１４と組み合わせて使用されることが好ましい。
【００２５】
図５ａによるシール・リング５は、図５ｂに示すように、各々、周方向に重なり合う当接点Ｓ１を有する３つのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄから成る。各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、例えば、図２または図３に示すように、アクチュエータ７を介してそれぞれのチャンバ・リング３に接続され、かつ、半径方向Ｒに変位可能である。半径方向に当接点を封止する円周方向に延在する弾性シール・リング１５を、図５ｃに示すようにシール・リング５に設けることは、有利であることを証明することができる。この配置については、図１に示すのとは異なって、更なる近傍配置される止め輪１４は不要であり、個々のシール・リング４は、チャンバ・リング３内に配置される。シール・リング１５は、図示するように、弾性ばね１６によって取り囲むことができる。シール・リング５は、図５ｃおよび図５ｄに示すように、半径方向に延在する戻り流
れ溝５ｉを有することができ、シール・リング５は、戻り流れ溝５ｉが図２に示すＡ側を向くように配置される。
【００２６】
図６は、シール・リング５と、チャンバ・リング３内の圧力を検出するセンサ８とがチャンバ・リング３内に配置された、チャンバ・リング３の実施形態の更なる部分縦断面図を示す。コイルを有する電磁石として設計されるアクチュエータ７は、チャンバ・リング３内に配置される。図２ａに示す方法と同様に、シール・リング５は、３つのシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄから成るセグメント化リングとして設計される。各シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄは、金属性の磁化可能なホルダ１３に接続される。アクチュエータ７の起動を介して、各シール・リング・セグメントを個別に半径方向Ｒに変位させることができ、ギャップ幅Ｓを調整することができるようになっている。図６は、表示されているだけの左のチャンバ・リング３内に配置される更なるセンサ８を左に示す。両方のセンサ８とアクチュエータ７は、リード線１０ａ、１０ｂを介して調整装置１０に接続される。図示する実施形態において、チャンバ・リング３内の圧力は、センサ８の力を借りて、制御値として検出され、シール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄの位置は、予め設定された所望の圧力差が隣接するチャンバ・リング３内で収まるように、または、予め設定された所望の圧力差を超えないように制御されることが好ましい。
【００２７】
図７は、重なり継手５ｉ、５ｋを有する単体シール・リング５を示す。図７ａは、目視方向Ｆからの側面図でこれらの継手５ｉ、５ｋおよびギャップＳ１を示す。シール・リング５は、リング状または管状のアクチュエータ７によって取り囲まれ、アクチュエータの円周長は、例えば、圧電的に制御可能に延長または短縮することができ、その結果、シール・リング５のシール面５ａは、ピストン・ロッド２に対して半径方向Ｒの移動を経験して、ギャップ幅Ｓも制御変更することができるようになっている。リード電線１０ｂは、圧電アクチュエータ７を制御する役目をする。
【００２８】
ドライ・ラン・シール装置１の全てのシール・リング５は、各々、少なくとも１つのアクチュエータ７を有することが好ましい。シール・リング５がシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄから成る場合、各シール・リング５は、各々のシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄについて独自のアクチュエータ７を有することが好ましい。調整装置１０は、ドライ・ラン・シール装置１の全てのアクチュエータ７を制御して、調整装置１０が、ドライ・ラン・シール装置１内に配置された複数のセンサ８の値を検出することが好ましい。
【００２９】
また、アクチュエータ７は、電気エネルギーで作動する図示する実施形態に加えて、ストローク運動を生成するために、流動エネルギー、例えば、空圧的にまたは油圧的に作動させることができるように設計することができる。調整経路、すなわち、アクチュエータ７によってもたらすことができる半径方向Ｒの変位経路は、十分の数ミリメートルから最大約１ミリメートルまでの範囲内にあることが好ましい。
【００３０】
センサ８として複数のセンサが適切である。ピストン・ロッド２とシール・リング・セグメント５ｂ、５ｃ、５ｄとの間の間隔の測定については、例えば、誘導ピックアップ・トランスデューサが適切である。
【００３１】
ピストン・ロッド温度は、シールシステムによって生成される摩擦熱の指標の役目をする。考えられる調整方法においては、シール・リング６とピストン・ロッド２との間の間隔は、温度が再び下がるまでピストン・ロッド温度の上昇と共に若干大きくなる。ピストン・ロッド温度の測定は、例えば、スライドシューによる接触測定を通じて行うことができるが、非接触で、例えば、赤外線センサを使用するか、または、値を非接触方式で転送
することができるセンサをピストン・ロッド２上に配置することが好ましい。また、例えば、熱式質量流量トランスデューサで漏れガス抽出部６にて質量流量を測定することは、有利であることを実証することができる。アクチュエータ７は、例えば、漏れガス抽出部での最小量のガスが不足することのないように制御することができる。
【００３２】
図２ｂに示す受動的止め輪１４とは対照的に、止め輪１４は、例えば、図３ａのシール・リング５と同じように能動的に制御可能な止め輪１４として設計することもできる。したがって、シール・リング５および制御可能な止め輪１４は、例えば、図２および図３に示す装置が、それぞれの場合において１つのシール・リング５の制御のためにチャンバ・リング３に共同で配置されるという点において、チャンバ・リング３において互いのそばにあるように共同に配置することができ、図３に示すシール・リング５は、シール・リング５の継手５ｇが覆われるように配置されて、シール・リング５および止め輪１４が、お互いのそばにあり、かつ、それぞれのアクチュエータ７を介して個別に制御することができるようになっているという点において、止め輪１４の機能を実行する。
【００３３】
有利な動作方法においては、シール・リング５は、シール面５ａがピストン・ロッド２に接触するように第１の動作段階で制御することができて、シール面５ａがピストン・ロッド２を磨耗させることによってピストン・ロッド２の形状を採るようになっている。第２の動作段階においては、シール・リング５は、予め決められたギャップがシール面５ａとピストン・ロッド２との間に存在するように制御することができる。シール面５ａの移動は、第２の動作段階においては、ピストン・ロッド２の移動と適合されることから、小さな漏れがピストン・ロッド２の長手方向の軸線に発生するように、予め決められたギャップを非常に小さく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ドライ・ラン・ピストン圧縮機のピストン・ロッド・シールの断面図。
【図２】ドライ・ラン・シール装置の部分断面図である。
【図２ａ】方向Ｃから見たセグメント化シール・リングの正面図。
【図２ｂ】方向Ｃから見た受動的止め輪の正面図。
【図２ｃ】ドライ・ラン・シール装置の更なる実施形態の部分断面図。
【図２ｄ】方向Ｃから見たサポート・リングの正面図。
【図２ｅ】方向Ｃから見たセグメント化シール・リングの更なる実施形態の正面図。
【図３】ドライ・ラン・シール装置の更なる部分断面図。
【図３ａ】方向Ｄから見たセグメント化シール・リングの正面図。
【図４ａ】更なるセグメント化シール・リングの正面図。
【図４ｂ】更なるセグメント化シール・リングの正面図。
【図５ａ】更なるセグメント化シール・リングの正面図。
【図５ｂ】図５ａによるシール・リングの重なり点の詳細図。
【図５ｃ】弾性止め輪を有する、図５ａによるシール・リングの斜視図。
【図５ｄ】方向Ｃから見た、図５ｃによるシール・リングの平面図。
【図６】ドライ・ラン・シール装置の更なる部分断面図。
【図７】単体シール・リングの斜視図。
【図７ａ】図７によるシール・リングの重なり点の詳細図。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【国際調査報告】
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