(57)【要約】  シールアセンブリ及びその製造方法が記載されている。シールアセンブリの側面において、鉄及び非鉄金属又は産業用樹脂等の非常に高い弾性率を有する材料で形成された特別な形状のバッキングリングで支持された比較的柔軟な材料で形成されたシールリングが含まれる。シールアセンブリは、随意に、環境に関して滑りを防止するためのリテーニングリング、又は、それらが設けられ且つ往復するのを防止するためのハウジングを備えても良い。シールアセンブリは、また、随意に、シールリング上のシーリングリップによって生み出される力を変えるエナジャイザーを備えても良い。
2011506866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸びるフランジを有する第１材料で形成された硬質バッキングリング；
前記バッキングリングに隣接し、前記バッキングリングに機械的に固定され、可動シャフトとの動的接触のための放射状に伸びるリップを備えたシールリング；及び、
前記シールリングに隣接し、前記シールリングに機械的に固定されたリテーニングリング；
を備え、
スプリング及びエナジャイザーの少なくとも一つが前記シールリング及びリテーニングリングによって少なくとも一部が区画された保持穴に位置しているシールアセンブリ。
【請求項２】
前記シールリングが中心通路部によって互いに分離された外部フランジ及び内部フランジを備える請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項３】
前記シールリングがポリマー材料で形成されている請求項２に記載のシールアセンブリ。
【請求項４】
前記シールリングがエラストマーで形成されている請求項２に記載のシールアセンブリ。
【請求項５】
前記ポリマー材料がＰＴＦＥ材料又はＰＴＦＥ複合材料で形成されている請求項３に記載のシールアセンブリ。
【請求項６】
前記バッキングリングが高弾性率及び耐高温性を有するポリマー材料、鉄類又は非鉄金属で形成されている請求項３に記載のシールアセンブリ。
【請求項７】
前記エナジャイザーが、傾斜コイルばね、リボンばね及びエラストマーの少なくとも１つである請求項１に記載のシールアセンブリ。
【請求項８】
外部フランジ、内部フランジ、中心通路部、及び、保持穴を備えるシールリング；及び、
中心通路部と隣接し、前記シールリングの内部フランジと同軸で伸びるフランジを有するバッキングリング；
を備えたシャフトを有するシーリングエンゲージメントのためのシールアセンブリであり、
前記内部フランジは、更に前記バッキングリングのフランジの終端を覆うアーチ部を有するシールリップを備えるシールアセンブリ。
【請求項９】
前記保持穴内に位置するエナジャイザーを更に備えた請求項９に記載のシールアセンブリ。
【請求項１０】
エナジャイザーは、Ｏリング、付勢力を提供する部分、及び、傾斜コイルばねの少なくとも１つである請求項１０に記載のシールアセンブリ。
【請求項１１】
前記バッキングリングに接触する第２のバッキングリングを更に備えた請求項９に記載のシールアセンブリ。
【請求項１２】
保持穴内に張り出すフランジを有するリテーニングリングを更に備えた請求項９に記載のシールアセンブリ。
【請求項１３】
前記リテーニングリングがＶ型溝を備えた請求項１３に記載のシールアセンブリ。
【請求項１４】
前記シールリング及びバッキングリングが機械的に固定されている請求項９に記載のシールアセンブリ。
【請求項１５】
高圧下の用途で比較的柔軟なシールのゆがみを防ぐ又は最小化する方法であって、以下のステップを備える：
軸方向に伸びるフランジを有するバッキングリングを準備するステップ；
軸方向に伸びるフランジを有し、２つの軸方向に伸びるフランジを互いに接触させるシールリングを取り付けるステップ；
傾斜コイルばね又はその他のエナジャイザー装置を保持穴に設けて、該エナジャイザー又は傾斜コイルばねで生じたスプリング力が該シールリングの軸方向に伸びるフランジに向かうようにするステップ；及び、
バッキングリング及びシールリングの組み合わせをシーリング環境に取り付け、該シールリングの軸方向に伸びるフランジがシーリング環境の高圧領域へ向かうようにするステップ。
【請求項１６】
前記バッキングリングに隣接する第２のバッキングリングを設けるステップを更に備えた請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
前記シーリングリングによって規定された保持穴にエナジャイザーを設けるステップをさらに備えた請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記シールリングに機械的に接触する固定リングを設けるステップを更に備え、前記固定リングが前記保持穴の形状に帰する請求項１８に記載の方法。
【請求項１９】
前記エナジャイザーがＯリング、ばね、又は、傾斜コイルばねである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記バッキングリングの軸方向に伸びるフランジ上にリリーフクリアランス（relief clearance）を形成するステップを更に備え、半径方向において軸方向に伸びるフランジを減少させるために前記リリーフクリアランス（relief clearance）が放射状領域を備えた請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記バッキングリングの摩擦性を減少させるために組み込まれた繊維又は充填材を更に備えた請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
これは、２００７年１２月７日に出願され、同様の名称を有する仮出願第６１／０１２１７９号を利用する正規の出願である。仮出願の内容は、全ての目的の参照として、ここに明確に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、高圧の動的及び静的設備用シールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
シールアセンブリは、ここでは一般に、特に、シールがシャフトのハウジング内で保持され、シールによって継続的な圧力が与えられ、シャフトとシール間で動的シールを維持するシャフトシールにまで及ぶ装置又は設備における、第１の環境又は部屋の第２の環境又は部屋からのシーリングについて論じられている。静的設備で利用されるシールアセンブリもまた論じされる。
【０００４】
回転、往復及び表面シール用のシールアセンブリは、従来良く知られており、例えば、米国特許第４８０５９４３号、４８３０３４４号、５１３４２４４号、５２６５８９０号、５９７９９０４号、５９８４３１６号、５９９２８５６号、６０５０５７２号、６１６１８３８号、６２６４２０５号及び６６４１１４１号で教示されている。各内容は、参照として、ここに明確に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４８０５９４３号
【特許文献２】米国特許第４８３０３４４号
【特許文献３】米国特許第５１３４２４４号
【特許文献４】米国特許第５２６５８９０号
【特許文献５】米国特許第５９７９９０４号
【特許文献６】米国特許第５９８４３１６号
【特許文献７】米国特許第５９９２８５６号
【特許文献８】米国特許第６０５０５７２号
【特許文献９】米国特許第６１６１８３８号
【特許文献１０】米国特許第６２６４２０５号
【特許文献１１】米国特許第６６４１１４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシールに基づくポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、回転又は往復シャフト等の動シャフトを有する封止装置に用いられる際、それらが柔軟性、低摩擦性及び自滑性を提供するという点で好ましい。しかしながら、シール作製におけるＰＴＦＥ材料は、オイル及びガス業界や他の分野で共通する特に高温、高圧、高表面速度用で、低温フロー及びクリープを生来の性質として有する。このように、ＰＴＦＥに基づくシールの寿命は、これらの用途及び条件下に置かれた際に好ましいものより短い。
【０００７】
一方、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）材料は、高圧、高温及び高速の用途に適している。しかしながら、ＰＥＥＫは硬く、一般に、回転又は往復シャフト等の動シャフトへの一次的接触シールとして使えないし機能しない。
【０００８】
比較的軟らかいポリマーシールがより良好な耐温性且つ高弾性率のポリマージャケット又はハウジング（ＰＥＥＫ又はさらに以下で論じる他の材料等）によって支持されているとき、動表面へのシール全体のシーリング性能及び寿命が実質的に改善する一方で、ねじれ、低温フロー及びクリープという性向が最小化することを発見した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一側面において、
軸方向に伸びるフランジを有する第１材料で形成された硬質バッキングリング；
前記バッキングリングに隣接し、前記バッキングリングに機械的に固定され、可動シャフトとの動的接触のための放射状に伸びるリップを備えたシールリング；及び、
前記シールリングに隣接し、前記シールリングに機械的に固定されたリテーニングリング；
を備え、
スプリングの少なくとも一部が前記シールリング及びリテーニングリングによって区画された保持穴に位置しているシールアセンブリを含む。
【００１０】
随意に、前記シールアセンブリは、中心通路部によって互いに分離された外部フランジ及び内部フランジを備える。
【００１１】
本発明の一の形態において、前記シールアセンブリは、他の機能を向上させる添加剤と共に、ＰＴＦＥ材料、ポリマー材料又はＰＴＦＥ複合材料で形成されたシールリングを備える。
【００１２】
本発明の一の形態において、前記シールアセンブリは、ＰＥＥＫ、ＰＥＥＫ複合材、その他の耐高温性及び高弾性率を有するポリマー材料、金属、又は、当該用途に適した性質を有するその他の高性能技術プラスチック材料で形成されたバッキングリング及びサポートリングを備える。
【００１３】
本発明の他の形態において、シールアセンブリは、シャフトを有するシーリングエンゲージメントに提供され、
外部フランジ、内部フランジ、及び、中心通路部を備えるシールリング；
傾斜コイルばね又はＯリング、カンチレバーＶスプリング又は内部フランジ及び外部フランジの間に位置するその他の種類のシールエナジャイザー；及び、
中心通路部と隣接し、前記シールリングの内部フランジと同軸で伸びるフランジを有するバッキングリング；を備え、
前記内部フランジは、更に前記バッキングリングのフランジの終端を覆うアーチ部を有するシールリップを備える。シーリング表面に対して正方向の力を与えるときにリップシールを更に支援するタイプのシールエナジャイザーが好ましい。しかしながら、エナジャイザーは必ずしも必要ではない。例えば、ある用途において、前記シールの弾力性は、エナジャイザー無しのシャフトに対するシーリングにとっては十分である。
【００１４】
本発明は、更に、高圧下の用途で比較的柔軟なシールのゆがみを防ぐ又は最小化する方法に係る。当該方法は、
軸方向に伸びるフランジを有するバッキングリングを準備するステップ；
軸方向に伸びるフランジを有し、２つの軸方向に伸びるフランジを機械的に連結するシールリングを取り付けるステップ；
傾斜コイルばね又はその他のエナジャイザー装置を保持穴に設けて、該エナジャイザー又は傾斜コイルばねで生じたスプリング力が該シールリングの軸方向に伸びるフランジに向かうようにするステップ；及び、
バッキングリング、シールリング及び傾斜コイルばねの組み合わせをシーリング環境に取り付け、該シールリングの軸方向に伸びるフランジがシーリング環境の高圧領域へ向かうようにするステップを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、シールキャビティ内の可動シャフトに設けられたシールアセンブリの横断側面図である。
【図２】図２は、可動シャフトに設けられたタンデムシールセットを備えたシールアセンブリの横断側面図である。
【図３】図３は、回転用途又は静的用途のために用いることができる本発明の他の側面に対応するシールアセンブリの横断側面図である。
【図４】図４は、回転用途又は往復用途のために用いることができる本発明の他の側面に対応するシールアセンブリの横断側面図である。
【図５】図５は、静的用途又は往復用途のために用いることができる本発明の更に他の側面に対応するシールアセンブリの横断側面図である。
【図６】図６は、回転用途又は静的用途のために用いることができる本発明の他の側面に対応するシールアセンブリの横断側面図である。
【図７】図７は、往復用途又は静的用途のために用いることができる本発明の更に他の側面に対応するシールアセンブリの横断側面図である。
【図８】図８は、他の実施形態に係る横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面を用いた以下の本発明の詳細な説明の記載は、本発明の各側面に対応して提供されるシールアセンブリの現時点の好ましい実施形態についてのものであり、本発明が構成され又は利用される唯一の形態を示すものではない。当該記載では、例示された実施形態に関する本発明のシールアセンブリの構成及び使用に係る特徴及び工程を説明する。しかしながら、本発明の精神及び範囲内における異なる実施形態によっても同一又は同等の機能及び構成を達成することができると理解されるべきである。ここで示されるように、類似の要素番号は、類似の又は同様の要素又は特徴を意図している。
【００１７】
図１は、ポンプ、コンプレッサ、タービン、ギアボックス又はエンジン等の回転装置、周期的に振動する装置又は静的装置のグランド、スタッフィングボックス、又は、シールキャビティ１２に設けたシールアセンブリ１０の横断面図を示す。シールアセンブリ１０は、グランド（又は装置ハウジング）１４に設けられ、好ましくはグランド１４に対して固定した位置に設けられている。シールアセンブリは、一般に、実質上円形であり、シャフト２０と動的に連通している内径１６、及び、グランド１４の内部穴２２と静的に連通している外径１８を備えている。シールとシャフトとの間、及び、シールとグランド１４との間の障害物として公知のものを当該好ましい形態のシールアセンブリに用いても良い。
【００１８】
本実施形態において、シールアセンブリ１０は、少なくとも４つの異なった要素で構成されている。すなわち、外部から対向するバッキングリング２４、シールリング２６、内部リテーニングリング２８、及び、エナジャイザー３０で構成されている。エナジャイザー３０は、以下に示すような付勢力を提供する好ましい弾性力のある弾性体、傾斜コイルばね、カンチレバーＶスプリング又はＯリング（不図示）であってもよい。示されている特定の実施形態において、エナジャイザー３０は傾斜コイルばねである。好ましいアセンブリにおいて、シールリング２６は、外部フランジ３２、中心通路部３４、及び、内部フランジ３６を備えており、ポリマー材料で形成されている。ポリマー材料の一例としてはＰＴＦＥ材料がある。他のポリマー及びＰＴＦＥに基づく複合材料をアセンブリのシーリング材として用いても良い。内部フランジ３６は中心通路部３４から内部の軸方向に伸び、ほぼ直線状のリップ３８で終わる。リップ３８は、断面図において直線に沿ってシャフト２０と動的接触をしている。程度は落ちるが好ましい実施形態において、リップ３８はシャフトと一点で接触している。Ｏリング又はエナジャイザーの例が、米国特許第４８９３７９５号、第４９７４８２１号、第５１０８０７８号、第５１３９２７６号及び第７１７５４４１号に記載されており、その内容が参照することにより本発明に組み込まれる。
【００１９】
一例において、内部フランジ２６は更に複数の相隔たる、バッキングリング２４に形成された段差又は突起４２に対応するように外部表面に沿って形成された切り込み又はリセス４０を含んでいる。これら２つの間の連結が固定された方向においてシールリング２６からバッキングリング２４まで保護している。示された実施形態において、バッキングリング２４はＰＥＥＫ又はＰＥＥＫ複合材料から形成されている。その硬質性により、バッキングリング及びサポートリングが、シールリング２６を外側のより低圧な領域４６へ押し込む傾向がある、より高圧な領域４４から受ける圧力に耐えることができる。このように、バッキングリング及びサポートリングは、シールリングのゆがみ、低温フロー又はクリープに耐える機能を有する。他の実施形態において、バッキングリング２４は、好ましくは堅く強い、ステンレススチール、鉄又は非鉄金属、又は産業用樹脂等の材料で形成することができる。
【００２０】
内部リテーニングリング２８はシールリング２６の外部フランジ３２に対応するように形成されている。一例において、集合したときに傾斜コイルばねやＯリング３０等のエナジャイザーを保持するための保持穴４８を形成するスナップ式配置がこれら２つの連結のために提供されている。ばねやＯリング３０（不図示）は、放射状又は軸の傾斜コイルばね及び内部リテーニングリング２８の表面であってもよく、シールリング２６は保持穴４８を規定する。従って、保持穴は、少なくとも一部が内部リテーニングリング及びシールリングによって規定される輪郭を有し、エナジャイザー３０の異なった保持空間を形成するように修正されてもよい。ばねのたわみを修正する保持穴の物理的輪郭は、順に、シーリングリップ３８に作用する半径方向力を上方又は下方へ調節させることができる。
【００２１】
一例において、内部リテーニングリング２８は、用途（高弾性率性等）に適合するように、ＰＥＥＫ材料、又は、ステンレススチール、他の鉄又は非鉄金属等の金属材料、又は、産業用樹脂で形成されている。外径は、許容変動に対応する締まりばめ６１としての大きさに形成されている。外径６２の内溝は、リングが固定したハウジングにシールアセンブリを閉じこめることを保証するための十分な柔軟性を与える。
【００２２】
シールアセンブリ１０は、グランド１４の内部穴２２へ適合するように圧縮されている。示された実施例において、これは内部穴２２の相対的な径によって圧縮されるように設計された外部フランジ３２に沿う外部領域を提供することによって達成される。
【００２３】
図２は、本発明の側面に対応する他のシールアセンブリ５０の横断面図である。一例において、他のシールアセンブリ５０は一列に並んだ２つのシールアセンブリ５１ａ、５１ｂを備える。各シールアセンブリは、バッキングリング５２、シールリング５４、内部リテーニングリング５６、傾斜コイルばね等のエナジャイザー５８を備える。傾斜コイルばねは、軸方向の傾斜コイルばねや放射状の傾斜コイルばねであってもよい。
【００２４】
一列に並んだ２つのシールアセンブリは、高圧用に構成されている。ベアリングリーケージの公知技術のように、内部シールアセンブリ５１ａを通る圧力は、シーリングリップ５７及びシャフト２０の間のシールエンゲージメントによって減少する。このように、漏れが無いとすれば、外部シールアセンブリ５１ｂは内部シールアセンブリ５１ａよりスタッフィングボックスやシールキャビティから受ける圧力が弱くなるはずである。この形態の一列に並んだシールは、過剰性という利点も有する。さらに、第１のシールは第２のシールを、破片及び起こりうる損傷から保護し、このようにして第２のシールにより長い有効な寿命を与え、第１のシールが衰え始める。
【００２５】
示された実施形態において、内部シール５１ａは、内部シールアセンブリ５１ａのバッキングリング５２を支持するための背部サポートを提供する仕切板６８によって外部シール５１ｂと分けられている。また、アセンブリを機能させるため内部シールと外部シールの間で変化する外径を有するのが好ましい。
【００２６】
一例において、シールリング５４及びバッキングリング５２は、シールリングの外部フランジ付近の止め用エンゲイジメント６０によって固定された方向で、互いに接続されてもよい。または、シールリング５４及びバッキングリング５２は、図１で示されたような段差／切り込みエンゲイジメント、及び、止め用エンゲイジメントの両方を用いて互いに接続されてもよい。
【００２７】
一例において、内部リテーニングリング５６は、用途（高弾性率性等）に適合するように、ＰＥＥＫ材料、又は、ステンレススチール、他の鉄又は非鉄金属等の金属材料、又は、産業用樹脂で形成されている。外径は、締まりばめ６３と共に許容変動に合わせた大きさに形成されている。外径の内溝６４は、リングが固定したハウジングにシールアセンブリを閉じこめることを保証するための十分な柔軟性を与える。ある例において、支持バッキングリング５２がＰＥＥＫ材料で形成されている場合、機械的特性を保証するために繊維充填されていてもよく、また、好ましくは摩擦係数を減少させる添加剤を有している。
【００２８】
図３は、高圧回転又は静的用途に用いることができる本発明の他の側面に対応する例示されたシールアセンブリ７０の断面図である。当該アセンブリは、リングを備え、センターラインＣLで模式的に示されたシャフト７６を覆うのに適した大きさの外径７２及び内径７４を有している。一般に、シールリング８０はＣ型断面を有し、第１のフランジ８２、中心通路部８４、及び、それらの間で保持穴８６を規定する第２のフランジ８４を含んでいる。保持穴の輪郭又は形は、改変されてもよく、エナジャイザーがそこに保持されるような態様を変化させるように修正されてもよい。例えば、中心通路部はアーチ状であってもよく、フラットストリップ又はマルチフラットストリップを含んでもよく、リップ９２付近の領域は、段差又は突起を含んでもよい。
【００２９】
シールリング８０は、好ましくは、ＰＴＦＥ等の弾性材料で形成されており、ハウジング、グランド、シャフト又はスタッフィングボックス等に対してシールする表面と線接触を形成するための第１及び第２のフランジ８２，８６の末端に形成された接触レングス９０を有している。内部で、シールリング８０は、傾斜コイルばね、Ｏリング又は２つのフランジ８２，８６に付勢力を提供するように構成された他の装置等のエナジャイザー（不図示）を捕捉するための一対の保持リップ９２を含んでいる。
【００３０】
バッキングリング７８は、好ましくは、ＰＥＥＫ、ＰＥＥＫ材料、又は、金属材料、又は、産業用樹脂等の高弾性材料で形成されている。一例において、バッキングリング７８は、バッキングリング７８は、複数の側面に沿ってシールリングを支持するために対応して一致したＣ型断面を有している。特に、バッキングリング７８は、シールリングの第１のフランジ８２を支持するための第１のフランジ９４、シールリングの第２のフランジ８６を支持するための第２のフランジ９６、及び、シールリングの中心通路部を支持するための中心通路部９８を有している。複数の側面の支持により、シールリング８０は、高圧領域４４及び低圧領域４６の間の差による放射状及び／又は軸方向のゆがみ、又は、クリープに耐えることができる。具体例において、第２のフランジ９６及び随意の外部フランジ９４は、各フランジの端部に沿って線接触１０２を形成するために放射状領域１００を含む。しかしながら、背部支持の線接触１０２は、好ましくは、シールリングのみが車夫と又は他のハウジング構造に接触するように直径がシールリングよりわずかに大きい。最も好ましくは、シールリングはバッキングリングに接触する線より大きな接触線を有している。バッキングリング７８及びシールリング８０は、１又はそれ以上の戻り止め１０４によって互いに接続されていてもよい。
【００３１】
このように、本発明の側面においては、実質的により高い弾性を有する材料で形成されたバッキングリングに支持された複数の外部側壁を有するシールリングを備えるシールアセンブリを含んでいる。一具体例において、バッキングリングは、ゆがみを最小化するためにシールリングの第１のフランジ、中心通路部及び第２のフランジに沿ってシールリングを支持している。複数の側面のサポートは、好ましくは放射状及び／又は軸方向に沿ってシールリングのたわみを減少又は最小化する。バッキングリングは一般に長方形の中心通路部を有しているが、輪郭を示すものであってもよく、異なった線又は切り込みを有しても良い。
【００３２】
図４は、図２の外部シールアセンブリ５１ｂと類似の構成を有するシールアセンブリ１０６を示す。このように、本発明は固定リング１０７、シールリング１０９、バッキングリング１１１、及び、傾斜コイルばね、Ｏリング又はシールリングの内部フランジを付勢する他の付勢力発生装置等の随意のエナジャイザー（不図示）を含んでいる。しかしながら、本実施形態において、シールリングの外部フランジ１０８及び内部フランジ１１０は、実質的に図２のシールリングの対応する領域より長い。一実施形態において、フランジは、図２のシールリング全体より約３０〜約１５０％長い。比較的長い長さは、放射状傾斜コイルばね対軸方向傾斜コイルばね等の異なった構成にエナジャイザーを保持するための対応するより長い保持穴４８を提供する。より長い長さは、更に比較的長い内部バッキングフランジ領域１１２が、内部リップ１１４を支持し、それにより高圧環境及びより低圧の環境間の圧力差により接触レングスのゆがみを限定するのを可能にする。内部バッキングフランジ領域１１２は接触線１１８を有しているが、シャフトに接触しないのが好ましい。
【００３３】
図５に、本発明の別の側面に対応する他のシールアセンブリ１２０の横断面図を示す。本シールアセンブリは、リテーニングリング無しでバッキングリング１２２及びシールリング１２４を含む点で、幾分、図３のシールアセンブリ７０に類似している。リングは、また、内径７４及び外径７２が図３のものと異なるように直角に形成されている。このように、本発明の一側面は、外部フランジ面、中心通路面及び内部フランジ面を含む複数の側面に沿って、第２の弾性体で形成され、第１弾性体は第２弾性体より高弾性であるシールリングを支持する第１の弾性体で形成されたバッキングリングを備えるシールアセンブリである。一具体例において、シールリングはＰＴＦＥ材料で形成されており、バッキングリングはＰＥＥＫ材料、スチール材料又は複合材料で形成されている。
【００３４】
図３のシールアセンブリ７０について、本シールアセンブリは、センターラインＣLで模式的に示されたシャフトへの線接触のための接触レングス１２６を含んでいる。バッキングライン１２２は、同様に、一例において、車夫とに接触するように構成された接触レングス１２８を有している。各接触レングス１２６及び１２８の長さは、各内部フランジにおける放射状領域１３０によって形成される。一例において中央切り込み又はくぼみ１３２は、内部フランジにおける他の放射状領域１３４を作り出すことによって形成される。随意に、外部フランジは、類似の中央くぼみで提供される。
【００３５】
示されるように、第２のバッキングリング１３６は、更にシールアセンブリ１２０及び特にシールリング１２４及び第１のバッキングリング１２２を支持するために含まれる。第２のバッキングリング１３６は、第１のバッキングリング１２２の対応する外部アーチ路１４０に接続するように内部アーチ路１３８で形成される。一具体例において、第２のバッキングリング１３６は、ＰＥＥＫ、ステンレススチール、鉄、又は、非鉄金属等の適した堅く強い材料、又は、産業用樹脂等の高弾性率を有する材料で形成されている。第２のバッキングリングは、ハウジングで支持された又は第１のバッキングリングに潜在的に結合されたゆるんだ部品であってもよい。または、１又はそれ以上の戻り止め等の機械的固定を用いても良い。一例において、シールアセンブリは、第１の材料のシールリング、第２の材料の第１のバッキングリング、及び、第３の材料の第２のバッキングリングから形成される。具体例において、第１の材料は、ＰＴＦＥ又はＰＴＦＥ複合材料であり、第２の材料はＰＥＥＫ又はＰＥＥＫ複合材料であり、第３の材料は鉄又は非鉄金属のいずれかである。または、第３の材料は、産業用樹脂材料から形成されている。例示の産業用樹脂は、特に、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）（ＰＥＩ）アモルファスポリエーテルイミドポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、半結晶性ポリフェニルスルフィド（ＰＰＳ）、半結晶性ポリフタルアミド（ＰＰＡ）を含んでいる。繊維充填添加剤は、その特性を高めるために、第３の材料に添加してもよい。外部バッキングリングの第３の材料は、また、ＰＥＥＫ材料又はＰＥＥＫ複合材料で形成してもよい。
【００３６】
このように、本発明の一側面は、第１の材料で形成されたシールリング、第２の材料で形成された第１のバッキングリング、及び、第３の材料で形成された第２のバッキングリングを備え、第１のバッキングリングが複数の側面に沿ってシールリングを支持するための複数の側面を備えた空洞を含んでいるシールアセンブリを含むものと理解される。一具体例において、複数の側面は、外部フランジ、中心通路部及び内部フランジを含んでいる。他の具体例において、シールリングは、具体例として傾斜コイルばね又はＯリングを含んでも良いエナジャイザーに適応する大きさに形成された保持穴を含んでいる。
【００３７】
図６は、本発明の他の例として挙げられたシールアセンブリ１４２の横断面図である。本シールアセンブリは、シールアセンブリの全リングの方向を除いて、図５のシールアセンブリと類似する。本例において、リング内径１４４は、概してシールリング１４８の２つの内部リップ９２で形成されており、外径が概して第２のバッキングリング１５０の外部表面１４９で形成されている。第１のバッキングリング１５２は、シールリング及び第２のバッキングリングの間に設けられている。
【００３８】
このように、本発明の側面は、内径を規定する内部保持リップを有するシールリング、シールリングに機械的に接続する高弾性材料で形成された第１のバッキングリング、及び、第１のバッキングリングの少なくとも一部を囲む高弾性材料で形成された第２のバッキングリングを含み、第２のバッキングリングの外壁表面が外径を規定するものと理解される。一例において、第１のバッキングリング及び第２のバッキングリングの材料は異なっている。一具体例において、第１のバッキングリング１５２は、摩擦低減添加剤と共に、ＰＥＥＫ又はＰＥＥＫ複合材料から形成されており、第２のバッキングリングは、従来の産業用樹脂で形成されている。本例において、静的シーリングは、概して内部及び外部接触線９０で形成されていてもよく、動的シーリングは、概して２つのリップ９２の放射状表面９３で形成されていてもよい。
【００３９】
図７は、本発明の更に他の例として挙げられたシールアセンブリ１５４の横断面図である。本シールアセンブリは、シールアセンブリの全リングの方向を除いて、図３のシールアセンブリ７０と類似している。本例において、リング内径１５６は、概してシールリング１５８及びバッキングリング１６０の両方で形成されており、外径１６２も概して両リングで形成されている。
【００４０】
図８は、本発明の他の例として挙げられたシールアセンブリ１６４の横断面図である。本シールアセンブリは、第１のバッキングリング１７２の外部アーチ路１７０に一致して対応する内部アーチ路１６８を有する第２のバッキングリング１６６を含むことを除いて、図４のシールアセンブリ１０６と類似している。このように、本シールアセンブリ１６４は、第１の材料で形成された第１のバッキングリング１７２及び第２の材料で形成された第２のバッキングリング１６６に機械的に接続されたシールリング１７６に機械的に接続された固定リング１７４を含むものとして理解される。具体例において、種々の部品間の機械的接続は、戻り止め、締まりばめ又はそれらの組み合わせのためであってもよい。
【００４１】
当該他の実施例において、更に、限定されない例として、ポンプ、コンブレッサー又はタービン等の装置の高圧領域４４を低圧領域４６から内径１５６に沿って（センターラインＣLで模式的に示された）シャフトの周りにシールを形成することによって分離し、少なくともシールの内部フランジ１１０及び中心通路部９８に沿ってシールを支持するバッキングリングでゆがみからシールを支持するためのシールアセンブリを含むものとして理解される。好ましい一例において、シールの保持穴内に伸びる突起１７８を有し、傾斜コイルばね又はＯリング等のエナジャイザーに対応した保持穴の形状の少なくとも一部を規定する固定リングが提供される。本発明の更なる側面では、第２のバッキングリング１６６は、対応するバッキングリングのアーチ路に適した内部アーチ路で提供される。
【００４２】
シールアセンブリ及びその構成要素の限定した例が、ここに具体的に記載され図示されているが、多くの修正や変形は当業者によって明らかである。例えば、柔軟なシールリング樹脂材料及び堅い樹脂ハウジング構造の異なった組み合わせがＰＴＦＥ及びＰＥＥＫの代わりに用いられてもよい。さらに、特にあるシールの例として述べられた特徴は、機能が両立し得るのであれば、他のシールの例で含まれるものに適応されてもよいことが理解され、考慮される。本発明は、更に、上述のシールアセンブリを形成する方法を含む。従って、本発明の原理に従って構成されたシールアセンブリ及びその構成要素は、ここに具体的に述べられた以外の態様であってもよいものと理解される。本発明は、また、以下のクレームで定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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