(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に摺動可能に受容されたピストンを有する種類の油圧式アセンブリにおいて使用するためのシールリングであって、
湾曲形状を有する外部ヒールによって相互連結された脚部と足部とを有する「略Ｌ字形」の断面を有する環状リング本体を含み、
前記脚部が、径方向外側の外部密封面の中間に密封突起物を有し、前記密封突起物が、一対の傾斜ランプ面の間に介在する円筒状の密封面を有し、前記密封突起物と、前記足部から離れる方向に位置する、外部密封面の遠位部とが、前記リング本体と、前記リング本体が取り付けられる、隣接するシリンダまたはピストンとの間に密封接触の２つの線を形成する、シールリング。
【請求項２】
前記外部ヒールが、前記リング本体が取り付けられるシリンダまたはピストンの座部との密封接触の「転がり」線を形成するための凸形状を有する、請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記足部が、前記リング本体の中心軸線に対して１°〜５°の範囲の逃げ角αを有する先端部を有する、請求項１または２に記載のシールリング。
【請求項４】
前記先端部が、当該シールリングが取り付けられるシリンダまたはピストンに関連する壁部に係合し、前記シリンダとピストンとの間の油圧が上昇する際、前記ヒールが前記座部に転がり込むと、前記先端部が、前記壁部との完全な密封接触状態に移行する、請求項３に記載のシールリング。
【請求項５】
前記脚部の外部密封面または前記外部ヒールに、前記シールリングが取り付けられる前記シリンダまたはピストンの凹部に受容可能な突起物を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧シールリングに関する。
本発明は、特に、油圧式アセンブリのためのシールにおける使用に好適な高圧シールリングに関するが、それに限定されるものではない。本発明は、高圧および／または高温で動作する（油圧式テンションジャッキまたはナットなどの）油圧式アセンブリにおける特定の用途を有しうる。
【０００２】
シールリングを用いることができる油圧式アセンブリには、原子力設備、発電設備、蒸気発生設備および海洋設備に使用されるものが含まれる。
【背景技術】
【０００３】
高圧および／または高温油圧式アセンブリにおいてシールを形成するシールリングの破損は、放射性物質、過熱蒸気、有害液体またはガス（酸およびアルカリを含む）、他の流体（油および他の石油化学をベースとした製品を含む）の放出を含む破滅的な結果を招くおそれがある、および／または機械設備の機械的な破損を招くおそれがある。
【０００４】
特許文献１（＝国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ２００５／０００２５３号）（バックネル（Ｂｕｃｋｎｅｌｌ）、ジョンウェントワース（Ｊｏｈｎ  Ｗｅｎｔｗｏｒｔｈ））の図２Ａ〜２Ｑ、ならびに添付の記載では、油圧式締結具およびナットにおけるシールリングの使用を含む、油圧式アセンブリにおけるシールリングのいくつかの別の形状を開示している。
【０００５】
特許文献２（バックネル（Ｂｕｃｋｎｅｌｌ））（＝国際公開第９８／００６６０号＝国際出願第ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４２５号）では、高圧用途および／または高温用途に好適な先出のシールリングをさらに開示している。
【０００６】
上に述べた既存のシールリングの問題は、
ａ）シールリングの取り付けを可能にするため、ピストンおよび／またはシリンダの選択的な加熱および／または冷却を含む、困難かつ精密な組立工程の必要性、
ｂ）シールリングと挿入ツール（例えば、プレス）との間に介在する挿入リングの必要性。この場合、挿入リングはシールリングの上部面の凹部内に配置され、凹部の上に突出し、その位置に残されうる、および／または、
ｃ）例えば、保守または修理のために分解および再組立後に再シールを試みた場合に、（事前に使用されていた）シールリングと円筒壁との間に満足のいく再シールを得ることに失敗したことに起因するシールリングの完全交換の必要性、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８０８３７号
【特許文献２】米国特許第６，４９４，４６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、先行技術によるシールリングの問題を改善する、または少なくともできるだけ低減するシールリングを提供することを目的とする。
本発明の他の好ましい目的も以下の記載から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
広範な側面においては、本発明は、シリンダ内に摺動可能に受容されたピストンを有する種類の油圧式アセンブリにおいて使用するためのシールリングに属する。シールリングは、湾曲形状を有する外部ヒールによって相互連結された脚部と足部とを有する「実質的にＬ字形」の断面を有する環状リング本体を含む。
【００１０】
好ましくは、外部ヒールは、リング本体が取り付けられるシリンダまたはピストンの座部と密封接触（ｓｅａｌｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）の「転がり（ｒｏｌｌｉｎｇ）」線を形成するための凸形状を有する。
【００１１】
好適な一実施形態では、脚部は、その外部密封面の中間に密封突起物を有する。密封突起物は、一対の傾斜ランプ面の間に介在する円筒状の密封面を有する。密封突起物および外部密封面の遠位部は、リング本体と、リング本体が取り付けられる、隣接するシリンダまたはピストンとの間に密封接触の２つの線を形成する。
【００１２】
好ましくは、足部は、リング本体の中心軸線に対して１°〜５°の範囲の逃げ角αを有する先端部を有する。
好ましくは、シールリングは、シールリングを所定の位置に「係止」させるため、隣接するシリンダまたはピストンの凹部に受容可能な、脚部の外部密封面の突起物または外部ヒールを有する。
【００１３】
本発明を完全に理解できるようにするため、好適な実施形態を添付の図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】オーストラリア国  ４０７７  クイーンズランド州  リッチランド  バウンダリーロード  ２／６７７に所在するテクノファースト  インダストリーズ  プロプライエタリー  リミテッド（Ｔｅｃｈｎｏｆａｓｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｐｔｙ  Ｌｔｄ）により、「テクノファースト（ＴＥＣＨＮＯＦＡＳＴ）」および「エジタイト（ＥｚｉＴｉｔｅ）」の登録商標にて製造および販売されている油圧式ナットの等角図。
【図２】本発明の第１の実施形態によるシールリングが取り付けられた図１の油圧式ナットの断面側面図。
【図３】図２の内部シールリングの平面図。
【図４】図３の断面Ｅ−Ｅにおいて切ったシールリングの断面側面図。
【図５】図４の表示Ｆにおいて切った、シールリングの断面の倍尺における図。
【図６】図２の内部シールリング、ならびに関連のシリンダおよびピストンの倍尺における断面側面図。
【図７】図６に類似する、本発明の第２の実施形態のシールリング、ならびに関連のシリンダおよびピストンの断面側面図。
【図８】本発明の第３の実施形態のシールリング、ならびに関連のシリンダおよびピストンの類似の図。
【図９】本発明の第４の実施形態のシールリング、ならびに関連のシリンダおよびピストンの類似の図。
【図１０】本発明の第５の実施形態の一対のシールリングが取り付けられた油圧式ナットの変形態様の断面側面図。
【図１１】図１０のシールリングのうちの１つの拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ＮＢ：図面におけるあらゆる寸法および／または説明は単なる説明のためであり、本発明の範囲をいかようにも限定するものではない。
図１および図２を参照すると、油圧式ナット１００は、蒸気タービンおよびガスタービン、ならびに他の原子力発電所または化石燃料発電所の固定を含む、高圧用途および／または高温用途のために設計されている。
【００１６】
油圧式ナット１００は、管状油圧式ナット本体１を有する。管状油圧式ナット本体１は、張力をかけられるボルト、ナットまたはねじ状構成要素（図示せず）との解放可能な係合のため、管状油圧式ナット本体１を貫通するねじ穴１１を有する。環状拡張部１２は、ピストン２の本体２２の内側環状孔（ｉｎｎｅｒ  ａｎｎｕｌａｒ  ｂｏｒｅ）２１内に摺動可能に受容される円筒壁（ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｗａｌｌ）１３を形成する。
【００１７】
ピストン２は、張力をかけられるボルト、ナットまたはねじ状構成要素によって固定される隣接する構成要素（図示せず）を支持する球面座金４に配置されている。
ピストン２の本体２２と、ナット本体１の周りの外部ねじ山１４と係合するロックリング３のねじ切りされた筒状本体３１との間に、任意の犠牲リング（図示せず）を介在させてもよい。
【００１８】
ニップルアダプタ８および閉止プラグ９がナット本体１の外部環状面１５に取り付けられており、かつ、ナット本体１内のポート１６に連結されている。ポート１６は、さらには、ナット本体１の環状拡張部１２と、ピストン２の内側環状孔２１とによって画定される内部環状キャビティ１７に連結されている。ニップルアダプタ８内のニップル１０は、油圧式ナット１００を高圧作動液源（図示せず）に連結する。
【００１９】
本発明による外部シールリング５および内部シールリング６は、内部環状キャビティ１７および外部環状キャビティ１８（ナット本体１の周りの円筒状の壁１９と、ピストン２の外側環状孔（ｏｕｔｅｒ  ａｎｎｕｌａｒ  ｂｏｒｅ）２３とによって画定される）内にそれぞれ配置されている。ナット本体１の周りの周方向フランジ１９Ａは、外部シールリング５を外部環状キャビティ１８内に保持することに留意されたい。
【００２０】
外部シールリング５と内部シールリング６は同じ断面構成を有するため、図３〜５について述べたその詳細な説明は内部シールリング６に関するものとなる。
ここで図３〜５を参照すると、内部シールリング６は、図３に示されるように、平面図において、環状本体６１を有する環状構成のものである。
【００２１】
図４および図５に示されるように、リング本体６１は「変形Ｌ字形」の断面を有する。
リング本体６１は、「脚」６２および「足」６３を有し、それらの間の連結部の内側に「谷」６４を有する。
【００２２】
足６３は、ナット本体１の環状拡張部１２の円筒壁１３と密封係合している「先端」６３Ａを有する。足６３の「先端」６３Ａは、シールリング６の中心軸線から、例えば、１°〜５°の逃げ角αを有する。図５を参照のこと。
【００２３】
湾曲した、すなわち、凸状「ヒール」６５は、リング本体６１の外側において、脚６２と足６３とを相互連結する。
脚６２の外側の外部密封面６２Ａは、傾斜ランプ面６８と傾斜ランプ面６９との中間に（実質的に円筒状の）密封面６７を備えた任意の二次密封突起物６６を有する。
【００２４】
使用時、凸状ヒール６５は、脚６２の外部密封面６２Ａの遠位部が偏向され、内側環状孔の円筒状の側壁と密封接触するように、ピストン２の内側環状孔２１の角にある支持面上においてシールリング本体６１が「転がる」ことを可能にする。
【００２５】
加えて、密封突起物６６の円筒状の密封面６７は、また、押し動かされ、ピストン２の内側環状孔２１の壁と密封接触されるため、シールリング本体６１の脚６２とピストン２の内側環状孔２１との間に密封係合の２つの線がある。
【００２６】
環状端面６２Ｂと挿入ツールとの間の係合は脚６２と内側環状孔２１との間の密封係合に不利に影響しないため、脚６２の環状端面６２Ｂを各構成要素（例えば、図２の符号２２または１）の対応する当接面によって係合することができ、挿入リングを必要とすることなくシールリング６をピストン２の内側環状孔に取り付けることが可能になる。
【００２７】
上述のように、湾曲したヒール６５は、リング本体６１と、内側環状孔２１の角との間に「転がり接触」の線を提供し、これにより、環状キャビティ１７の油圧がそれぞれ上昇または低下する際に、脚６２がピストン２との密封接触に移行することを可能にする、またはピストン２との密封接触を解除することを可能にする。これにより、初期上昇／低下サイクル後に油圧が上昇した場合、脚６２（および密封突起物６６）がピストン２の内側環状孔２１との効果的な密封接触を再度形成できることが確実となる。
【００２８】
シールリング６の製造のための材料、ならびにシールリング本体６１の各々の部分の寸法および／または構成は、シールリング６が取り付けられる油圧式アセンブリの特定の意図した用途に適合するように選択される。
【００２９】
図２に示されるように、油圧式ナット１００などの単一の油圧式アセンブリに２つ以上のシールリング５，６を取り付けてもよい。
図６に倍尺で示されるように、二次密封突起物６６はピストン２の外側環状孔２３の凹部２４内に受容されてもよい。凹部２４は、シールリング６をピストン２に対して「係止する」、または少なくとも配置するために、二次密封突起物６６の上部ランプ面６９によって係合可能な、傾斜した当接面２５を有する。（二次密封突起物６６と凹部２４との接触はまた、シールリング６とピストン２との密封接触の領域を増加する。）
図７は、シールリング１０６の第２の実施形態を示す。この場合、二次密封突起物１６６は脚１６２の周りの外周フランジの形態で設けられ、二次密封突起物の上部面１６９は、ピストン１０２の凹部１２４の相補形の当接面１２５に係合しうると共に、それによって拘束されうる。当接面１２５は凹部１２４の円筒状の床１２６に対して直交する方向に突出し、床１２６は下部ランプ面１２７に連結されている。
【００３０】
図８に示される第３の実施形態では、凹部２２４は凹部１２４に対して高さが低減されたものであり、二次密封突起物２６６は凹部１２４の当接面１２５に類似する当接面２２５と係合可能な上部面２６９を有する。二次密封突起物は直角三角形の形状を有する。
【００３１】
第２の実施形態と第３の実施形態の両方において、シールリング１０６，２０６の脚１６２，２６２の遠位部は、組立工程時、二次密封部１６６，２６６とヒール部１６５，２６５との間にある部分よりも厚い断面を有する。
【００３２】
図９は、シールリング３０６の第４の実施形態を示す。この場合、二次密封突起物は脚３６２から省略されているが、シールリング３０６をピストン３０２に配置および拘束するためにヒール部３６５が凹部３２４内に受容されている。
【００３３】
当業者であれば、環状キャビティ３１７の油圧が上昇または低下する際、脚３６２がピストン３０２との密封接触に移行するか、ピストン３０２との密封接触を解除するかに関わらず、凹部３２４内におけるヒール部３６５の位置により、「転がり接触」の線がリング本体３６１と、ピストン３０２の凹部３２４との間に維持されることがなお可能となり、足３６３がナット本体３０１と密封接触したままとなることを理解するであろう。
【００３４】
図１０は、特に図６を参照して述べた第１の実施形態のシールリング６と密接に関連する第５の実施形態のシールリング４０５，４０６を示す。
シールリング４０６は、脚４６２と足４６３とを有するリング本体４６１を有する。先端４６３Ａは、ナット本体４０１の隣接する壁４１３に対して、例えば１°〜３°の逃げ角αを有する。
【００３５】
ピストン４０２の環状孔４２３は内側下方向にテーパ状をなし、リング本体４６１の部分４６５Ａは、湾曲したヒール４６５までの、対応する下方の「テーパ」を有する。
油圧が上昇するとヒール４６５が転がるため、先端４６３Ａは壁４１３との完全接触状態に移行し、それらの間における密封が増加する。この対応する「テーパ」により、構成要素（例えば、図２の符号１および２２）が押し合う動作によってシールを自動的に与圧することが可能になり、加熱／冷却およびすべり接触面における予備的なテーパの必要を排除する。
【００３６】
先行技術について上述したように、従前の設計では２部品の密封機構が提案されている。第１の密封機構は、シール保持用溝の静的接触およびすべり接触の両方に反して作用するシールのリップの動作により形成された。第２の密封機構は、さらに、密閉されたチャンバ内の油圧の上昇に応答して円筒壁が半径方向外側に動くと形成される「シール押出間隙（ｓｅａｌ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｇａｐ）」を、シール本体が摺動し、充填および密封する機能によって得られた。
【００３７】
本発明のシールリングは、シールリングが所定の位置に挿入される際の、そのわずかな弾性曲げによって生じたばね力の作用から初期密封動作を生成する。この曲げがシールリングの「ヒール」をその各々の座部に押し込み、（先端の）「シールエッジ（ｓｅａｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）」を円筒壁に押し付ける。密封されたチャンバ内の油圧が上昇すると、シールリングが曲がり、その「ヒール」において転がって、円筒壁の外側半径方向の動きに追従する際に発生する内側および外側半径方向の推力が増加することにより、密封機構がさらに強化される。記載されるおよび示される実施形態の別の設計では、シール本体のわずかな曲げにより、（先端の）「シールエッジ」を円筒壁に継続的に整列することを予期すると共に可能にする。
【００３８】
図６の実施形態に示されるように、シールリング（の脚）の、シール保持用溝の「シールキャリア」側に対する密封は、シールの「Ｌ」形状の上部部分（または脚）において形成されうる。
【００３９】
加えて、図７〜９に示されるように、シールリングを物理的に保持するための機構を組み込むことができる。これら機構はまた、機械的な位置決め機能と共に、シールリングの「Ｌ」形状の上部部分（または脚）の密封機能を併せ持つことができる。
【００４０】
当業者であれば、以下の、本発明のシールリングのさらなる利点を理解するであろう。
Ａ）シールリングの形状は簡単な挿入を可能にし、それにより、複雑な組立工程の必要がなくなる。
Ｂ）恒久的に取り付けられてはいるが、油圧式ナットまたは他の油圧式アセンブリの内側の周りにおいてがたつく、緩みのある挿入リングを有する必要がない。挿入リングはこのシール構造の一体部品である。
Ｃ）シールリングの形状に関連する密封の方法。シールリングは単に所定の位置に挿入することによって使用のために「与圧される」。密封は、その後、油圧チャージ圧に応答するシールリングの予期かつ制御された曲げによって維持されかつ改善される。
Ｄ）設計に応じたシールリングの再利用性。動作中、シールリングのいずれの部分にも過度の応力は加えられない。したがって、それは清掃されうると共に、再度組み立てられうる。
【００４１】
本発明から逸脱することなく記載されるおよび示される実施形態に種々の変更および改良を施してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005802765.tif 000008
【図１０】
0005802765.tif 000009
【図１１】
0005802765.tif 000010
【図４】
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【図５】
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