(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復圧縮機のスタッフィングボックスで使用するためのシールリングであって、
各側面にそって噛み合わせられた第１シールリングと第２シールリング;
前記第１および第２シールリングの周囲に配置された第１カバーリングと第２カバーリングであって、前記第１および第２シールリングの外径が前記第１および第２カバーリングの内径とそれぞれ噛み合わせられる、前記第１および第２カバーリング;
前記第１シールリングおよび前記第１カバーリングと噛み合わせられる支持リング;および
前記第２シールリングおよび前記第２カバーリングと噛み合わせられるバックアップリングを含む、シールリング。
【請求項２】
前記第１シールリングは前記第２シールリングの幅より小さい幅を有する、請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】
前記第２シールリングは前記第２シールリングの内面上に形成された円周溝を有し、前記円周溝は前記第１シールリングに隣接して配置された、請求項１に記載のシールリング。
【請求項４】
前記第１シールリングは前記円周溝へ向かう前記シールリングの外面とのガス経路を提供するように前記第１シールリングの幅を横切る開口を有する、請求項３に記載のシールリング。
【請求項５】
前記第１および第２シールリングは第１タブと第２タブを含み、前記第１および第２カバーリングは、前記第１および第２シールリングの相対回転を防止するように前記第１および第２タブが内部に収容される第１溝と第２溝を含む、請求項１に記載のシールリング。
【請求項６】
前記第１シールリングは前記第１シールリングが膨張および収縮できるように前記第１シールリングの幅を横切る開口を有し、前記第２シールリングは前記第２シールリングが膨張および収縮できるように前記第２シールリングの幅を横切る開口を有する、請求項１に記載のシールリング。
【請求項７】
前記第１カバーリングは前記第１カバーリングが前記第１シールリングとともに膨張および収縮できるように前記第１カバーリングの幅を横切る第１凹部を有し、前記第２カバーリングは前記第２カバーリングが前記第２シールリングとともに膨張および収縮できるように前記第２カバーリングの幅を横切る第２凹部を有する、請求項６に記載のシールリング。
【請求項８】
前記第１および第２シールリングはナノ物質が含浸されたＰＥＥＫを含む、請求項１に記載のシールリング。
【請求項９】
前記第１シールリングは前記第１カバーリングの幅と同じ幅を有し、前記第２シールリングは前記第２カバーリングの幅と同じ幅を有する、請求項１に記載のシールリング。
【請求項１０】
前記第１カバーリングの幅は前記第２カバーリングの幅より小さい、請求項９に記載のシールリング。
【請求項１１】
往復圧縮機のスタッフィングボックスで使用するためのシールリングであって、
互いに噛み合わせられた第１シールリングと第２シールリング;
前記第１および第２シールリングの周囲に配置された第１カバーリングと第２カバーリング;
前記第１シールリングおよび前記第１カバーリングと噛み合わせられた支持リング;および
前記第２シールリングおよび前記第２カバーリングと噛み合わせられたバックアップリングを含む、シールリング。
【請求項１２】
前記第１シールリングは前記第２シールリングの幅より小さい密封幅を有する、請求項１１に記載のシールリング。
【請求項１３】
前記第２シールリングは前記第２シールリングの内面上に形成された溝を有する、請求項１１に記載のシールリング。
【請求項１４】
前記第１シールリングは前記溝へ向かう前記シールリングの外面とのガス経路を提供するように、前記第１シールリングの幅を横切る開口を有する、請求項１３に記載のシールリング。
【請求項１５】
前記第１および第２シールリングは前記第１および第２カバーリングの第１溝と第２溝内に収容される第１タブと第２タブを含む、請求項１１に記載のシールリング。
【請求項１６】
前記第１および第２シールリングは、動作中に前記第１および第２シールリングが膨張および収縮できるように各リングの幅を横切る開口を有する、請求項１１に記載のシールリング。
【請求項１７】
前記第１および第２カバーリングは各円周の周囲に配置された第１スプリング素子と第２スプリング素子を有する、請求項１６に記載のシールリング。
【請求項１８】
前記第１および第２シールリングはナノ物質が含浸されたＰＥＥＫを含む、請求項１１に記載のシールリング。
【請求項１９】
前記第１シールリングは前記第１カバーリングの幅と同じ幅を有し、前記第２シールリングは前記第２カバーリングの幅と同じ幅を有する、請求項１１に記載のシールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、一般的にガス圧縮機のための密封装置に関するもので、さらに具体的には、往復ガス圧縮機のためのスタッフィングボックス密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スタッフィングボックスは、圧縮機の加圧されたシリンダーから大気および／または圧縮機の内部空間への工程ガスの漏れを最小化するように往復圧縮機においてピストンロッドの周囲の領域を密封する密封組立体である。ピストンロッドが高速往復運動するため、スタッフィングボックスの内部部品には時間の経過とともに高摩擦摩耗が発生する可能性がある。例えば、ピストンロッドの表面を密封するときに用いられる個別的な密封素子は、ピストンロッドの外面と内側密封面の間で発生する摩擦熱と摩擦摩耗によって耐用寿命が短くなり得る。したがって、このような密封素子の短寿命により、関連する圧縮機に対するメンテナンスの間隔が非常に短くなる。密封素子を取り替えるために、圧縮機の作動を頻繁に停止させるほど、全体システムの動作効率は低下する。
【０００３】
従来は往復圧縮機での密封素子の摩耗に備え、密封素子の形成に用いられる物質の調節に重点を置いていた。例えば、密封素子は、炭素、黒鉛、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、ガラス繊維などのフィラーと結合されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）物質から製造された。または、摩耗を制限するために、スタッフィングボックスで多数のシールリングとプレッシャーブレーカーリングを使用および／または圧力補償技術の適用を試みた。
【０００４】
しかし、このような試みは、適切に向上したメンテナンス間隔を提供できる、所望の長寿命を有する密封部を提供することができなかった。したがって、往復圧縮機とともに用いるための、改善されたスタッフィングボックス装置が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の前述した短所に対処するために、特に高圧および非潤滑状態で、現在利用可能な密封組立体よりも作動摩耗に耐えることができるスタッフィングボックス密封装置を開示する。
【０００６】
開示の設計は二つを含む。最初に、圧力補償を採択してシールリング上の放射状の力を減少させる。第二に、新規の耐摩耗シールリングライニングを提供する。（圧力補償による）シールリング上の小さい放射状力は摩擦の減少に直結し、したがって、摩耗と熱の発生が低減される。改善されたシールリングライニングに加えて、設計により、（放射状方向に）薄いシールリングの高順応性のために、ガス漏れが減少する。
【０００７】
一部の実施例において、密封ライニングに用いられる物質は、摩擦摩耗をさらに減少させる減少された摩擦係数を有する。また、密封物質は、高圧（例えば、＞１００バール）での圧力補償によって惹き起こされる高内部負荷に耐えることができる。また、物質は粒子による汚染に対して大きい抵抗を有する。
【０００８】
従来のスタッフィングボックスは、一般的に多数のリングを含む多数のポケットと、摩耗を減少させるように頻繁に要求される潤滑剤からなる。開示したシールリング設計は、非潤滑サービスおよび／または高圧（＞１００バール）状態でピストンロッドを効率的に密封する。これによって、全体スタッフィングボックスのコンパクトな設計が得られる。
【０００９】
また、開示した設計は、個別的なシールリングの中に溝を含む圧力補償特徴部を含むことができる。このような溝は、シールリングの支持リング部分のスプリットを通じてスタッフィングボックスの高圧側に連結することができる。カバーシールリングは従来のＰＴＦＥ物質を含むことができる一方、ライニングシールリングは摩擦減少と熱伝導性増加のためにナノ物質添加剤を有するＰＥＥＫを含む改善された耐摩擦物質で製造することができる。このようなライニングシールリングは、リングセットが非常に高い圧力で使用できるように高強度を有する。このようなライニングシールリングの高い機械的強度によって、リングの幅を小さくすることができ、これは、圧力補償特徴部とともに、動作の間、低摩擦力を発生させることができる。開示した、ライニングシールリングを一つ以上のカバーシールリングと組み合わせて使用することは、従来の設計に比べて改善された点である。従来に試みられた解決策は圧力補償を採択したが、このような解決策では、部分圧力補償のみが可能であり、ライニングシールリングを使わずに多数のスプリットリングを使用していた。
【００１０】
開示した、圧力補償と低摩擦ライニングシールリングの組合せによって、従来の多数のシールリングセットの代わりに単一リング構成を有する密封組立体を得ることができる。その結果、スタッフィングボックスは、従来の密封部に比べて寿命が改善され、高圧と非潤滑状況で作動することができる。開示したスタッフィングボックスは、全体密封物質の点数を少なくしつつ、厳しい状況においても、長寿命、コンパクトな設計、および優れた性能を有する。換言すると、開示した設計により、密封装置が採択される圧縮機において、メンテナンス間隔がより長くなり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
往復圧縮機のスタッフィングボックスに使用するためのシールリングを開示する。シールリングは、各側面に沿って噛み合わせられた第１および第２シールリング、および第１および第２シールリングの外径が第１および第２カバーリングの内径と噛み合わせられるように第１および第２シールリングの周囲に配置された第１および第２カバーリングを含むことができる。支持リングは、第１シールリングおよび第１カバーリングと噛み合わせることができる一方、バックアップリングは第２シールリングおよび第２カバーリングと噛み合わせることができる。一部の実施例において、第１シールリングは第２シールリングの幅より小さい幅を有する。他の実施例において、第２シールリングは第２シールリングの内面上に形成された円周溝を有し、円周溝は第１シールリングに隣接して配置される。第１および第２シールリングはナノ物質添加剤を有するＰＥＥＫで製造され得る。
【００１２】
往復圧縮機のスタッフィングボックスで使用するためのシールリングを開示する。シールリングは、互いに噛み合わせられた第１および第２シールリング、および第１および第２シールリングの周囲に配置された第１および第２カバーリングを含むことができる。支持リングは第１シールリングおよび第１カバーリングと噛み合わせることができ、バックアップリングは第２シールリングおよび第２カバーリングと噛み合わせることができる。一部の実施例において、第１シールリングは第２シールリングの幅より小さい幅を有する。他の実施例において、第２シールリングは第２シールリングの内面上に形成された溝を有する。第１および第２シールリングはナノ物質添加剤を有するＰＥＥＫで製造され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付図面は、本発明の原理の実際の適用のためにこれまで考えられた開示方法の好ましい実施例を図示する:
【図１】例示的な往復圧縮機の断面図;
【図２】図１のピストン圧縮機で使用するための例示的なスタッフィングボックスシールリング組立体の等測図;
【図３Ａ】図２のシールリング組立体の分解図;
【図３Ｂ】図２のシールリング組立体の逆分解図;
【図４Ａ−４Ｂ】図２のシールリング組立体の分解図および断面図;
【図５Ａ】図１のピストン圧縮機で使用するための代替スタッフィングボックスシールリング組立体の部分断面図;
【図５Ｂ】図５ａのシールリング組立体の第１および第２シールリングの等測図;
【図６】例示的なスタッフィングボックスに配置された図２のシールリング組立体の断面図;
【図７Ａ−７Ｃ】多様な密封構成のためにシールリングとピストンロッド間の例示的な圧力分布を図示する図面;
【図８】図２の複数のシールリング組立体を含む例示的なスタッフィングボックス密封装置; および
【図９】開示された図２のシールリング組立体の性能を図示するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
往復ピストン圧縮機で使用するための改善された密封装置を開示する。改善された密封装置は、動作時に減少した摩耗に耐えるように構成された多片（ｍｕｌｔｉ−ｐｉｅｃｅ）シールリングを含む。摩耗を減少させることによって、開示した多片シールリング設計は、関連する往復圧縮機が従来の設計に比べてさらに長期間の間作動できるようにする。また、開示した設計は、従来の装置に比べて非潤滑応用分野でさらに広範囲の差分圧力（吸入対排出）を受容する。
【００１５】
図１を参照すると、例示的なピストン圧縮機１の断面図が図示されている。圧縮機は、シリンダー４が配置されたフレーム２を含むことができる。シリンダー４は、シリンダー４内で往復運動可能なピストン６を含む。ピストンロッド８は、一端はピストン６に固定され他端はクロスヘッド１０に固定される。クロスヘッド１０は、クロスヘッド誘導部１２により圧縮機のフレーム２で水平の直線で往復誘導される。クロスヘッド１０の線形運動は、連結ロッド１６を通じてクロスヘッド１０に結合されたクランク１４により発生される。クランク１４の回転運動は連結ロッド１６によりクロスヘッド１０に伝えられる。
【００１６】
例示した圧縮機は、第１および第２圧縮チャンバー２０、２２がシリンダー４においてピストン６の両側上に形成される復動型である。第１および第２圧縮チャンバー２０、２２のそれぞれは、クランク機構方向へのピストン６の移動（すなわち、図１の左側への移動）により、吸入圧力でのガスが関連する吸入バルブを通じて第２圧縮チャンバー２２内に導入されるように、適切な吸入および排出バルブを具備する。同時に、第１圧縮チャンバー２０内に存在するガスは圧縮されて関連する排出バルブを通じて排出圧力で排出される。図示されていないが、ガスソースは入口バルブに結合され、出口バルブは適切な排出パイピングに結合され得る。
【００１７】
第１圧縮チャンバー２０を圧縮機内部の残りから密封するように、スタッフィングボックス２４（図７参照）は第１圧縮チャンバーに隣接するピストンロッド６の周囲に配置される。さらに詳細に後述するように、スタッフィングボックス２４は、特に、圧縮ガスが第１圧縮チャンバー２２から漏洩することを防止するように構成された複数のシールリング２５（図２参照）を含むことができる。図示した実施例において、スタッフィングボックス２４は円筒形の本体部２６と連結フランジ部２８を含む。円筒形の本体部２６はフレーム２において、対応する大きさの円筒形凹部３０内に滑動可能に収容される一方、連結フランジ部２８はフレームの密封面３２に接する。連結フランジ部２８は、図示した実施例でボルトを含む複数のファスナー３４を通じてフレーム２に固定され得る。図示されていないが、フランジの連結フランジ部２８と密封面３２の間に適切なガスケットまたはその他の密封物質を配置することができる。
【００１８】
このように配列されることによって、動作の間、ピストンロッド６は、ピストンロッド６の外面がシールリング２５の内面上で滑るように両矢印「Ａ」で表示したように往復運動するようになる。したがって、スタッフィングボックス２４内にシールリングを配列することによって、第１圧縮チャンバー２０内の圧縮ガスがスタッフィングボックスを通過するのを防止する。
【００１９】
図２〜図４ｂは、ピストンロッド６を密封するように開示されたスタッフィングボックス２４で用いられる例示的なシールリング２５を図示する。後述するように、シールリング２５は、関連する圧縮機１の動作の間、所望の密封特徴を提供するように共に機能する複数の個別の素子で構成され得る。したがって、例示したシールリング２５はバックアップリング３６とシム（ｓｈｉｍ）３８を含み、これらバックアップリングとシムの間には、第１および第２カバーリング４０、４２と第１および第２シールリング４４、４６が挟まれる。
【００２０】
シム３８は、第１圧縮チャンバー２０の高圧を受ける密封セット２５側に位置することができる。動作時、シム３８は、第１および第２シールリング４４、４６および第１および第２カバーリング４０、４２を互いに対してそのままの位置に保持させ、第１および第２シールリングがピストンロッド６とスタッフィングボックスチャンバーの間で滑ることを防止するように機能する。シムリング３８は、内径ＩＤ１、外径ＯＤ１、第１および第２対向面３８ａ、３８ｂ、および幅Ｗ１を有する略円筒の平たいリング部材であり得る。一部の実施例において、シムリング３８は、バックアップリングが密封するスタッフィングボックスチャンバーの部分での任意のギャップを埋めるようにＰＴＦＥで製造され得る。シムリング３８は、第１圧縮チャンバー２０に対面する密封セット２５側に位置することができ、これによって、動作の間、第１圧縮チャンバーの圧力を受けることができる。一部の実施例において、シムリング３８はＰＴＦＥで製造される。
【００２１】
バックアップリング３６は、同様に、内径ＩＤ２、外径ＯＤ２、第１および第２対向面３６ａ、３６ｂ、および幅Ｗ２を有する略円筒リングの平たい部材であり得る。一部の実施例において、バックアップリング３６は、密封セット２５が圧力を受ける時に第１および第２シールリング４４、４６の押出を防止するように青銅または鋳鉄などの金属で製造される。
【００２２】
第１および第２カバーリング４０、４２は、内径ＩＤ３、ＩＤ４、外径ＯＤ３、ＯＤ４、第１および第２対向面４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ、および幅Ｗ３、Ｗ４をそれぞれ有する円筒形リング部材であり得る。図示した通り、第１カバーリング４０は第２カバーリング４２の幅Ｗ４より小さい幅Ｗ３を有することができる。このような相対的な幅の構成は、さらに詳細に後述するように、シールリング２５設計の圧力補償機能の一部である。第１および第２カバーリング４０、４２は、第１および第２シールリング４４、４６と噛み合わせられた第１および第２カバーリング４０、４２を保持するための第１および第２スプリング素子４５、４７をそれぞれ収容するように構成された第１および第２外周凹部４１、４３をそれぞれ含むことができる。
【００２３】
第１および第２シールリング４４、４６は、内径ＩＤ５、ＩＤ６、外径ＯＤ５、ＯＤ６、第１および第２対向面４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ、および幅Ｗ５、Ｗ６をそれぞれ有する円筒形リング部材であり得る。図示した通り、第１および第２シールリング４４、４６のそれぞれの外径ＯＤ５、ＯＤ６は、シールリング２５が組み立てられる場合、第１および第２シールリングが第１および第２カバーリングによって密閉され得るように第１および第２カバーリング４０、４２の内径ＩＤ３、ＩＤ４よりも小さい。
【００２４】
図４ａで分かるように、第１および第２シールリング４４、４６は、動作の間、第１および第２シールリングの相対回転を防止するように関連さするカバーリング４０、４２に形成された各放射状凹部５３、５５内に差し込まれるように構成された放射状に延長されるタブ４９、５１をそれぞれさらに含むことができる。
【００２５】
図示した実施例において、第１および第２シールリング４４、４６は実質的に同じ内径ＩＤ５、ＩＤ６および実質的に同じ外径ＯＤ５、ＯＤ６を有する。しかし、第２シールリング４６は第１シールリング４４の幅Ｗ５より大きな幅Ｗ６を有する。一部の実施例において、第１および第２シールリング４４、４６の幅Ｗ５、Ｗ６はこれらの各カバーリング４０、４２の幅Ｗ３、Ｗ４に対応することができる。
【００２６】
第１および第２シールリング４４、４６は、また、第１および第２シールリングが若干膨張または収縮してピストンロッドの直径の小さい差を受け入れることでピストンロッド６と確実に一定に接触させる開口５７、５９をそれぞれ具備することができるという点で、「スプリット」リングであり得る。図示した通り、第１および第２シールリング４４、４６の開口５７、５９はシールリング２５を通した漏出経路を構成しないように互いにオフセットされる。図示した実施例において、開口５７、５９は約１８０度だけオフセットされるが、これは必須事項ではなく、他の大きさのオフセットを用いることができる。
【００２７】
第１および第２カバーリング４０、４２は、内部に形成された放射状凹部５３、５５のため、「スプリット」リングとして機能することができる。このような凹部は、動作の間、第１および第２カバーリング４０、４２が若干膨張または収縮して関連する第１または第２シールリング４４、４６の外径ＯＤ５、ＯＤ６の任意の小さい調節値にマッチングすることができるようにする。図示した実施例において、第１カバーリング４０は凹部５３から離れて約１８０度離隔した第２凹部５７を含む。図３Ｂを参照すると、このような第２凹部５７は第２カバーリング４２上に形成された突出部６１を収容する。このような相互間の差し込みは互いに対するリングの回転を防止する。この突出部／凹部構成は必須事項ではなく、他の特徴部を用いて各素子間の相対回転を防止してもよい。
【００２８】
シールリングセット２５の素子の密接な相互差込み構成は、図４Ｂに示したように、第１および第２シールリング４４、４６は、第１および第２カバーリング４０、４２の各内径ＩＤ３、ＩＤ４によって、各自の外径ＯＤ５、ＯＤ６周囲がカバーされる。そして、このような素子のグループは、支持リング３６とバックアップリング３８の間で挟まれる。チャンバーの完全なシールリングセット２５の軸方向間隙は、シムリング３８の幅Ｗ１を調節することによって調節することができる。シールリングセット２５の個別的な素子間の間隙は、シールリングセットの各素子を共に保持する程度に十分に小さく、動作の間、その素子の熱膨張を受容する程度に十分に大きい。第１および第２スプリング素子４５、４７は、第１および第２シールリング４４、４６周囲に噛み合わせられた第１および第２カバーリング４０、４２を共に保持する。
【００２９】
図５Ａは、シム１３６、バックアップリング１３８、第１および第２シールリング１４４、１４６、および単一のカバーシールリング１４０を含む密封セット１２５の代替の構成を図示する。カバーシールリング１４０は、第１および第２シールリング１４４、１４６と噛み合わせられたカバーリング１４０を保持する第１および第２密封素子スプリング素子１４５、１４７を収容するための円周凹部を含む。
【００３０】
本実施例の密封セット１２５の寸法および動作特徴は図２〜図４Ｂに関して前述したシールリング２５の寸法および動作特徴と類似または同じであり得る。例えば、支持リング、バックアップリング、カバーリング、および第１および第２シールリングは、前記実施例で説明したものと同じ物質で製造され得る。また、各素子の相対的な寸法は前記実施例で説明したものと類似のものであり得る。
【００３１】
示したように、本実施例において、第１および第２シールリング１４４、１４６の幅Ｗ５とＷ６は実質的に同一である。しかし、第２シールリング１４６は第１シールリング１４４に隣接して配置された円周溝１４９を含む。この円周溝は、第２シールリング１４６の円周の一部に沿って続いて、幅Ｗ６の一部に沿った第２シールリング１４６の厚さを減少させる。さらに詳細に後述するように、溝１４９を通じて圧力補償特徴を提供する。具体的には、溝１４９は第１シールリング１４４の開口１５１を通じて高圧ガスに結合され得る（図５Ｂ参照）。
【００３２】
図６を参照すると、例示的なピストンロッド６とスタッフィングボックスチャンバー部６０に関して配置された開示された密封セット２５の断面図が図示されている。第１および第２シール４０、４２の内径ＩＤ５とＩＤ６はピストンロッド６の外面７と噛み合わせられる。凹部９は、支持リング３６、バックアッスプリング３８、第１および第２カバーリング４０、４２とスタッフィングボックスチャンバー部６０の間にあるものと図示されている。動作時、この凹部９はガスで加圧され得る。シムリング５は高圧側にあり、バックアップリング６は低圧側にある。シム５とケーシングの間に間隙が存在する。前述した通り、シールリング２５、１２５は、第１および第２シールリング４４、４６；１４４、１４６にわたる差分圧力を減少させるための圧力補償特徴部を含む。第１および第２シールリング４４、４６にわたる差分圧力を減少させることによって、動作中の摩擦力が減少して、動作中に熱発生と摩耗が減少する。
【００３３】
図５Ａのシールリング１２５の実施例に関して前述した通り、部分円周溝１４９が第２シールリング１４６に設けられる。溝１４９は、高圧側（すなわち、第１圧縮チャンバー２０に隣接した側）からのガスで加圧されるか満たされ得るため、シールリング１２５とピストン６の間の有効密封領域は溝１４９からバックアップリング１３８に至る第２シールリング１４６の非常に小さい部分だけが該当する。したがって、開示した設計によれば、シールリング１４６の小さい幅「ＳＷ」はピストンロッド６に対して密封し、第２シールリング１４６の外側１４６ａと内側１４６ｂ間に圧力補償を提供する。外径ＯＤ６と内径ＩＤ６上の圧力は、溝１４９が加圧されるので、同じである。
【００３４】
理解されるように、純粋な密封力はシールリングの外径上の圧力（ＯＤ圧力）に供給圧力をかけて、そこからシール下の平均圧力を引いたものである（図７Ａ参照）。第１および第２シールリング１４４、１４６の間にギャップ１４９を含む図５の密封構成によれば、シールリング１２５とピストンロッド６の間のギャップ１４９の圧力勾配は双曲線関数に従う（図７B参照）。シールリング１２５上の純粋な放射状力は、シールリングの外径上の圧力からシールリング下の平均圧力を引いたものによって惹き起こされる。したがって、シールリング下の平均圧力が高いほど、放射状力が小さくなる。
【００３５】
第２シールリング１４６に溝１４９が設けられれると、密封下の圧力は溝の端部まで高い値で一定に維持される。このような方式で、放射状力が部分的に補償されて摩擦が減少する。ガス圧力は第１シールリング１４４の開口１５１（図５Ｂ）を通じて溝１４９に引き込まれる。しかし、理解されるように、溝１４９は機械的損傷に弱い恐れがある。また、溝は動作中に残骸で満たされ得る。
【００３６】
図２〜図４Ｂに関して説明した実施例は、シールリングに溝を含まない圧力補償特徴部を図示する。本発明者らは、第１および第２シールリング４４、４６の幅を変化させることによって、溝を使うことなく、所望の圧力補償結果が得られることを見出した。したがって、図２〜図４Ｂの実施例においては、比較的狭い第１シールリング４４および比較的広い第２シールリング４６を用いる。比較的広い第２シールリング４６は、溝を含む以前の実施例のリングの幅と同じ幅を有する（図７C参照）。その結果、圧力補償効果は、溝があるリングセットの圧力補償効果と同じである。
【００３７】
圧力補償特徴に加えて、第１および第２シールリング４４、４６の物質は、小さい摩擦係数を有するように選択することができ、摩擦をさらに減少させることができる。一実施例において、シールリング４４、４６は、ドイツＡｌｓｔｅｒｕｆｅｒ  １９、Ｄ−２０３５４  Ｈａｍｂｕｒｇに所在のＬｅｈｍａｎｎ  ＆ Ｖｏｓｓ  ＆  Ｃｏ．によってＬＵＶＯＣＯＭ  １１０５−８１６０という商品名で販売される改質されたＰＥＥＫ物質で製造することができる。この物質は、高圧での圧力補償によって惹き起こされる高い内部負荷を耐えることができる。また、この物質は、高硬度を有するため（水）粒子による汚染に対して高抵抗を有し、このためにシールリングを非常になめらかな表面を有するように機械加工することができる。
【００３８】
図８は開示されたシールリングセット２５を含む例示的なスタッフィングボックスケース２４を図示する。図示した通り、スタッフィングボックスケース２４は、換気リングセット６２、３個のシールリングセット２５、および一つの圧力ブレーカーセット６４を含む。ガスカップリング連結部６６、６８は、スタッフィングボックスケース２４内に配置され、換気リングセット６２、シールリング２５、および圧力ブレーカーセット６４の中の一つ以上に隣接する選択された位置にガスを提供するように経路設定することができる。
【００３９】
図９は、窒素雰囲気で、開示されたシールリング２５を含むリングセットと従来のリングセット間の摩擦力の比較を図示するグラフである。図示した通り、従来のリングセットに関連する摩擦力は、約５０バールの停止圧力で最大約２５５０ワットまで上昇する。開示されたシールリング２５を含むリングセットによれば、約５０バールの停止圧力で、摩擦力が約１０００ワットである。開示されたシールリング２５を含むリングセットに対する摩擦力は、約１００バールの停止圧力で最大約１２００ワットである。したがって、開示されたシールリング２５によれば、摩擦力が従来の密封構成より非常に低い。その結果、動作中に発生する熱が非常に減少し、密封素子の磨耗が非常に減少される。他の非酸化性ガスに対しては、同様の摩擦力降下が予想される。
【００４０】
特定の実施例を参照して本発明を開示したが、特許請求の範囲において定義した通り、本発明の思想と範囲から逸脱せず、前述した実施例に対して多様な修正、変更、変化が可能である。したがって、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明は下記特許請求の範囲の表現およびその均等範囲によって定義されるべきである。
【図１】
0006280989.tif 000002
【図２】
0006280989.tif 000003
【図３Ａ】
0006280989.tif 000004
【図３Ｂ】
0006280989.tif 000005
【図４Ａ】
0006280989.tif 000006
【図４Ｂ】
0006280989.tif 000007
【図５Ａ】
0006280989.tif 000008
【図５Ｂ】
0006280989.tif 000009
【図６】
0006280989.tif 000010
【図７Ａ】
0006280989.tif 000011
【図７Ｂ】
0006280989.tif 000012
【図７Ｃ】
0006280989.tif 000013
【図８】
0006280989.tif 000014
【図９】
0006280989.tif 000015