(57)【要約】貫通して延びる孔を有する付勢シ−ル要素と、基部と該基部から延びるトロイド形のフレア膜とを有するシ−ルジャケット要素とを備えた高圧ポンプ輸送システム。本体及びフレア膜は、不活性ポリマーシ−ル材料で一体的に形成される。フレア膜は、孔を貫通して延び、且つ付勢シ−ル要素を取り囲み、付勢シ−ル要素をポンプシステムの流体から隔離する。フレア膜は、本体から軸方向に延び、且つ付勢シ−ル要素を取り囲むことができる。フレア膜は、付勢シ−ル要素を取り囲み、且つ基部の一部と重なることができる。シ−ルジャケット要素は、付勢シ−ル要素の周りに形成することができる。シ−ルジャケット要素は、基部から半径方向外向きに延びるフランジを含むことができる。
2006507462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプ輸送システムのためのシ−ルであって、
貫通して延びる孔を有する付勢シ−ル要素と、
基部と前記基部から延びるフレア膜とを有するシ−ルジャケット要素と、
を備え、
前記フレア膜が前記孔を貫通して延び且つ前記付勢シ−ル要素を取り囲み、前記付勢シ−ル要素を前記ポンプ輸送システムの流体から隔離することを特徴とするシ−ル。
【請求項２】
前記付勢シ−ル要素がトロイド形状にされている請求項１に記載のシ−ル。
【請求項３】
前記付勢シ−ル要素がＯリングである請求項１に記載のシ−ル。
【請求項４】
前記付勢シ−ル要素が、弾性材料で形成される請求項１に記載のシ−ル。
【請求項５】
前記付勢シ−ル要素がバネである請求項１に記載のシ−ル。
【請求項６】
前記バネがステンレス鋼で形成される請求項１に記載のシ−ル。
【請求項７】
前記フレア膜は、前記付勢シ−ル要素を取り囲み、且つ前記基部の一部と重なることを特徴とする請求項１に記載のシ−ル。
【請求項８】
前記シ−ルジャケット要素が、前記付勢シ−ル要素の周りに形成される請求項１に記載のシ−ル。
【請求項９】
前記シ−ルジャケット要素が、前記基部から半径方向外向きに延びるフランジを含む請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１０】
前記シ−ルジャケット要素が不活性ポリマー材料で形成される請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１１】
前記シ−ルジャケット要素がポリマー製である請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１２】
本体と前記フレア膜とが一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１３】
前記フレア膜が、前記付勢シ−ル要素をポンプ輸送システムの流体から隔離するような構成及び寸法にされていることを特徴とする請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１４】
前記フレア膜が、前記本体から軸方向に延びて前記付勢シ−ル要素を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のシ−ル。
【請求項１５】
高圧ポンプ輸送システムのためのシ−ルであって、
弾性材料で形成され、且つ貫通して延びる孔を有する付勢シ−ル要素と、
基部と該基部から延びるトロイド形フレア膜とを有するシ−ルジャケット要素と、
を備え、
前記本体と前記フレア膜とが、不活性ポリマーシ−ル材料で一体的に形成され、前記フレア膜が前記孔を貫通して延び且つ前記付勢シ−ル要素を取り囲み、前記付勢シ−ル要素をポンプ輸送システムの流体から隔離することを特徴とするシ−ル。
【請求項１６】
前記フレア膜が、前記付勢シ−ル要素を取り囲み、且つ前記基部の一部と重なることを特徴とする請求項１５に記載のシ−ル。
【請求項１７】
前記シ−ルジャケット要素が、前記付勢シ−ル要素の周りに形成される請求項１５に記載のシ−ル。
【請求項１８】
前記シ−ルジャケット要素が、前記基部から半径方向外向きに延びるフランジを含む請求項１５に記載のシ−ル。
【請求項１９】
前記フレア膜が、前記本体から軸方向に延びて前記付勢シ−ル要素を取り囲むことを特徴とする請求項１５に記載のシ−ル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規の改良されたフランジシ−ルに関する。特に本発明は、クロマトグラフィポンプのような高圧装置に使用するのに適したフランジシ−ルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）は、一般に、分離又は分析しようとする試料の成分を、溶離液と呼ばれる移動相の液体中に溶解し、その液体によって固定相すなわちクロマトグラフィカラムに運ぶことを必要とする。この液体を供給し且つ溶解した試料を含む液体をカラムへ送出するために、ＨＰＬＣ溶離液送出システムが使用される。液体をカラム内へ送り込むために、ほぼ大気圧から１平方インチ当たり数千ポンド程度までの範囲の圧力が選定されるのが一般的である。過酷な圧力に耐え、且つ液体を正確に制御された流量で滑らかに且つ一様に送出するために、特別に設計されたＨＰＬＣポンプが使用される。
【０００３】
ＨＰＬＣポンプは一般にピストンポンプである。ＨＰＬＣポンプのポンプヘッドは、往復動ピストンが貫通して延びる特殊な高圧シ−ルを利用する場合が多い。例えば、図２に示すように、ポンプは、ポンプヘッド３１と、このポンプヘッド３１を貫通して延びる往復動ピストン３２とを含む。ピストン３２はまた、全体的に参照符号３６で指示された従来のシ−ルを貫通してピストン３２の中心線に沿った方向で延びて往復運動する。そのような従来のシ−ルは一般に、貫通してピストン３２が延びるシ−ル本体３７を含む。図２に示すように、ポンプヘッド３１の内側キャビティ壁４１に対してシールするために、Ｏリング３８が設けられる。
【０００４】
不都合なことには、従来のシ−ルの構成は、Ｏリング３８の磨耗及び粒状化を招く場合がある。特に、ＨＰＬＣが作動すると、ピストン３２が往復運動して、ポンプ内の作動流体を加圧及び減圧させ、これによりＯリング３８を図２で見て前後又は左右に移動させる場合がある。Ｏリング３８のこのような運動は、該Ｏリング３８を内側キャビティ壁４１に対して摩擦させ、従って、Ｏリングの磨耗、粒状化、及び／又は他の損耗を引き起こし、これにより作動流体及び／又はポンプ内を流れる移動相の汚染を招く可能性がある。特にＯリング３８は、フロオロポリマー材料で形成されている場合があるので、ポンプを通る流れへのこのような粒子の混入は、こうした従来のシ−ルを使用しているクロマトグラフィシステムのフッ素汚染を招くおそれがある。更に、Ｏリングは、イオン汚染又は有機汚染物質を含むことがあり、これらの汚染物質が流体の流れに浸出するおそれがある。
【０００５】
他の従来のポンプシ−ルは、ポンプヘッド及びポンプピストンに圧縮力を伝える付勢内部要素を含む不活性ポリマーリングで構成される。こうした従来のシ−ルの例には、二重ピストン往復動ポンプ組立体を示している、米国特許第４，４５３，８９８号、第４，２６０，３４２号、及び第４、１７３、４３７号がある。
【０００６】
ポリマーリング及び付勢内部要素両方のために多様な材料が使用されてきたが、最も一般的には、ＨＰＬＣ用途のための不活性ポリマーリングは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はテフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（登録商標）のようなフロオロポリマーを使用し、他方、付勢内部要素は、典型的にはステンレス鋼バネもしくは弾性Ｏリングのいずれかである。不都合なことには、ポンプ輸送される流体は、通常の作動条件下で直接的又は間接的に付勢内部要素と接触する可能性がある。
【０００７】
従って、付勢シ−ル要素は、ＨＰＬＣポンプを流れるポンプ輸送される流体に応じて、特定の材料を選択する必要がある。例えば、ステンレス鋼付勢スプリングは、塩化メチレン又はヘキサンのような非極性のポンプ輸送流体での使用に適している。しかしながら、ステンレス鋼は、酸性の水性ポンプ輸送流体での使用には適さず、これは、こうした流体が、バネの腐食、及び下流側のクロマトグラフィ成分の汚染を生じる可能性があるためである。同様に、腐食性の水性ポンプ輸送流体のために選定することができる弾性材料は、塩化メチレン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、又はヘキサンのような比較的非極性の溶剤には全く適合しない。このような溶剤は、不純物を排出し、このことがクロマトグラフィ装置の性能を有意な低下を生じ、従って、定組成状態に対する高いバックグラウンドレベルとグラジエント状態における偽ピークを招くおそれがある。最も清浄で、且つ最も問題の少ないＯリング材料は、典型的には非常に高価な流動性ポリマーベースのＯリングである。従って、ポンプ輸送システムは、広範囲にわたる異なるポンプシ−ルを必要とし、これらのポンプシ−ルは、ある溶剤から別の溶剤に切り換わるときに交換する必要があり、従って、ポンプの保守を損なう可能性があるような相当な複雑さが増し、及び／又はかなりの追加費用が付加される。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，４５３，８９８号公報
【特許文献２】米国特許第４，２６０，３４２号公報
【特許文献３】米国特許第４、１７３、４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
必要とされていることは、公知のシ−ルの上記及び他の欠点を克服する高圧シ−ルの改善である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要約すると、本発明の１つの態様は、貫通して延びる孔を有する付勢シ−ル要素と、基部と該基部から延びるフレア膜とを有するシ−ルジャケット要素とを備える高圧ポンプ輸送システムのためのシ−ルに関する。フレア膜は、孔を貫通して延び、且つ付勢シ−ル要素を取り囲む。
好ましくは、付勢シ−ル要素は、トロイド形にされ、一実施形態においては、Ｏリングである。付勢シ−ル要素は、弾性材料で形成することができる。もしくは、付勢シ−ル要素は、ステンレス鋼及び／又は他の適当な材料で形成されたバネであってもよい。
【００１１】
好ましくは、フレア膜は、本体から軸方向に延びて、付勢シ−ル要素を取り囲む。フレア膜は、付勢シ−ル要素を取り囲み、基部の一部分に重なるのが好ましい。一実施形態においては、シ−ルジャケット要素は、付勢シ−ル要素の周りに形成される。シ−ルジャケット要素は、基部から半径方向外向きに延びるフランジを含むことができる。
【００１２】
シ−ルジャケット要素は、不活性ポリマーシ−ル材料で形成される。シ−ルジャケット要素は、フロオロポリマーで形成することができる。本体とフレア膜とは一体的に形成されるのが好ましい。好ましくは、フレア膜は、付勢シ−ル要素をポンプシステムの流体から隔離するような構成及び寸法にされる。
【００１３】
本発明の別の１つの態様は、弾性材料で形成され、且つ貫通して延びる孔を有する付勢シ−ル要素と、基部と該基部から延びるトロイド形フレア膜とを有するシ−ルジャケット要素とを備える高圧ポンプシステムのためのシ−ルに関する。本体とフレア膜とは、不活性ポリマーシ−ル材料で一体的に形成される。フレア膜は、孔を貫通して延び、且つ前記付勢シ−ル要素を取り囲み、付勢シ−ル要素をポンプシステムの流体から隔離する。
【００１４】
好ましくは、フレア膜は、本体から軸方向に延びて、付勢シ−ル要素を取り囲む。フレア膜は、付勢シ−ル要素を取り囲み、基部の一部に重なるのが好ましい。一実施形態においては、シ−ルジャケット要素は、付勢シ−ル要素の周りに形成される。一実施形態においては、シ−ルジャケット要素は、基部から半径方向外向きに延びるフランジを含む。
【００１５】
本発明の１つの目的は、高圧ポンプ輸送システムのための改良されたシ−ルを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、Ｏリングの磨耗を低減、最小化、及び／又は防止するように設計及び構成された改良されたシ−ルを提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、ポンプを通過する流体の汚染を最小にするＨＰＬＣポンプのための改良された高圧シ−ルを提供することである。
【００１８】
本発明の高圧ポンプ輸送システムのためのシ−ルは、本明細書に組み込まれてその一部分を形成する添付図面と、本発明の原理を説明する役割を共に果たす以下の詳細な説明から明らかになり、又は更に詳細に示される他の特徴及び利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面にその幾つかの実施例を示した本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明は好ましい実施形態と共に説明を行うが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではない点は理解されるであろう。逆に本発明は、添付の請求項によって定義されるような本発明の精神及び範囲内に含むことができる代替形態、変更形態、及び均等物を保護することを意図するものである。
【００２０】
次に各図面を参照し、ここでは図面全体を通じて同様の要素が同様の参照符号で指示されており、図３を考察すると、ここでは、本発明によるトロイド状に形成されたラップアラウンドシール５０を使用することのできるＨＰＬＣポンプ３０を示している。本発明によるシ−ル５０は、あらゆる高圧ポンプシステム用のポンプシ−ルとして使用するのに適していることが理解すべきである。
【００２１】
図１を参照すると、ＨＰＬＣポンプ３０は、クロマトグラフィ溶離液を溶離液供給管４２に沿ってポンプ輸送するピストンポンプであって、よく知られた方式でクロマトグラフィカラムへ送出されることになる移動相を形成する。ＨＰＬＣポンプ３０は、該ＨＰＬＣポンプ３０のポンプヘッド３１によって形成された高圧チャンバすなわちヘッドチャンバ内へ作動的に延びる往復動プランジャ又はピストン３２を含む。ピストン３２は、サファイア、ジルコニウム、セラミックス、又は他の公知の適当な材料で形成される。高圧チャンバ３１は、部分的には、プランジャ３２が貫通して延びる１つ又はそれ以上の高圧シ−ル５０によって流体シールされる。
【００２２】
図１に示すように、高圧シ−ル５０の後面には、小さな支持リング５２とシ−ルリング５３とを設けることができる。シ−ル５０を介したロマトグラフィ溶離液の漏出による高圧シ−ル５０後面上に塩結晶が成長するのを最小限にし、及び／又は防止するために洗浄チャンバ５４を設けることができる。
【００２３】
図３に示す一実施形態においては、トロイド状又はラップアラウンドシール５０は、ピストン３２が貫通して往復運動する孔５８を有するシ−ルジャケット５７を含む。シ−ル５０は、付勢シ−ル要素５９を更に含む。付勢シ−ル要素５９は、シ−ルジャケットをピストン３２及びキャビティ壁４１に対してシール係合させるために、主として圧縮力を与える。更に付勢シ−ル要素５９はまた、シ−ル５０の末端形状、例えばシ−ルの前方加圧部分の形状を定めることができる。付勢シ−ル要素５９は、貫通孔を有し、一実施形態においてはＯリングの形態である。シ−ルジャケット５７は、好ましくはポリマー材料で形成される。シ−ル本体のための適当な材料としては、これらに限定するわけではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はテフロン（登録商標）、超ポリマー量のポリエチレン、無充填ポリプロピレン、ＴＦＥ充填ポリプロピレン、ポリイミド、及びＰＥＥＫが含まれる。更にシ−ルジャケットは、テフロン（登録商標）のような他の性能増強添加剤を配合した1つ又はそれ以上のこれらの材料で形成することもできる。
【００２４】
付勢シ−ル要素５９は、好ましくはポリマーＯリング又は金属バネで形成される。Ｏリングに適した材料は、これらに限定するわけではないが、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、ポリアクリレート（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、ポリスルフィド（Ｔ）、シリコーン（Ｑ）、炭化フッ素（ＦＫＭ）、過フッ化炭化水素（ＦＦＫＭ）、ペルフルオロカーボン（ＦＦＫＭ）、フルオロフォスフォニトリル（ＦＺ）、パーフロロフッ素ゴム（ＦＦＫＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エチレン／プロピレン／ジエン又はエチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、エチレン／プロピレン又はエチレンプロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、イソブチレン／イソプレン又はブチル（ＩＩＲ）、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ウレタン、ポリエーテルウレタン（ＥＵ）、エピクロロヒドリン（ＣＯ、ＥＣＯ）、酸化ポリプロピレン（ＧＰＯ）、ブタジエン／アクリロニトリル又はＢｕｎａ  Ｎ（ＮＢＲ）、ブタジエン／スチレン又はＢｕｎａ  Ｓ（ＳＢＲ）、シスポリブタジエン（ＢＲ）、シス１，４，ポリイソプレン（ＮＲ、ＩＲ）、ポリエステルウレタン（ＡＵ）、エチレン−プロピレン（ＥＰＲ）、デラウエア州ウイルミントン所在のＤｕｐｏｎｔ  Ｄｏｗ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  Ｌ．Ｌ．Ｃ製のヴァイトン（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）のような合成ゴムとゴムの配合物、及びニトリル（Ｂｕｎａ−Ｎ）である。
【００２５】
あるいは、付勢シ−ル要素は、フレア膜をポンプの内側キャビティ壁に対して、及び基部をポンプのピストンに対して付勢する圧縮力を与えるための他の材料で形成してもよい。例えば、付勢シ−ル要素は、ステンレス鋼、チタニウム、又は他の適当な材料で形成されたバネであってよい。更に、このバネは、テフロン（登録商標）、サファイア、炭素、及び／又は他の適当な材料で被覆することができる。
【００２６】
図３を参照すると、シ−ルジャケット５７は、ピストン３２が貫通して往復運動するほぼ円筒状の基部６３を含む。環状フランジ６０が、円筒状基部６３の一方の端部から半径方向外向きに延びる。図示したシ−ルジャケット５７は、円筒状であるが、本発明による他の形状も使用できる点は理解すべきである。例えば、高圧シ−ルは、長円形状のシ−ル本体又は他の幾何学形状の本体を有することができる。
【００２７】
フレア膜又は形成された膜６４は、円筒状基部６３の他端部から軸方向へ延び、トロイダル形の構成を有するので、図３に示すように、このフレア膜６４は、該フレア膜６４が延びるが、Ｏリング５９を通り過ぎて該Ｏリングの周りで折り返され、シ−ルジャケットの円筒状基部６３の一部分に重なるようになる。フレア膜６４のこうした重なり構成は、Ｏリングベースの付勢シ−ル要素５９を実質的に取り巻いてポンプ３０の流体通路から隔離する内部ポリマーシールを形成するので、従って、Ｏリングからの汚染物質の抽出が最小化及び／又は防止される。Ｏリング５９は、フランジ膜６４によって隔離されるから、多様なポンプ輸送流体に対して単一のＯリング材料を使用することができる。
【００２８】
フレア膜又は形成された膜は、Ｏリングの周りに成形又は形成することができる。シ−ルジャケット５７のフレア膜６４は、好ましくはＯリング５９に重なるように該Ｏリング５９の周りに形成され、この場合、シ−ル面６４は、図３に示すように、シール箇所における接触面積が最大になるような形状に容易に形成することができる。フレア膜は、同様に図３に示すように、孔５８からＯリング５９の周りに少なくとも約１８０°延びて、付勢要素の中心線ＣＬを通過する。シ−ルジャケット５７は、ラップアラウンドフレア膜６４の形成の前に、所定の幾何形状に機械加工及び／又は他の方法で形成することができる。
【００２９】
シ−ルジャケット５７は、好ましくは一体構造体として形成される。フレア膜又は形成された膜６４及び円筒状基部６３は、同じ原料材料で形成される。
【００３０】
シ−ル５０は、順送り型技術又は他の適当な手段を用いて形成することができる。例えば、シ−ルジャケット５７は、所定の形成されていない形状、すなわち初期幾何形状に機械加工することができ、この初期形状において、フレア膜６４は、図６に示すような第１の位置において円筒状基部６３から半径方向外向きに延びている。付勢要素５９が所定位置にある状態、フレア膜６４は、図７に示すような中間位置を通って、覆われた位置すなわち最終位置へと押され、すなわち加工され、図８に示すように付勢要素を隔離することができる。
【００３１】
図９の実施形態においては、フランジ形成装置８０を利用して、本発明によるシ−ル５０を最終的な所望の形状にすることができる。この実施形態においては、図１０に最も明瞭に示されているように、フランジ形成マンドレル８２が、形成プロセスの間、シ−ル５０を直立方向で支持する。このマンドレルは、接触するシ−ル表面の最終的な所望の幾何形状をもたらすような特有の形状のものとすることができる。
【００３２】
マンドレル８２は、シ−ル形成プラテン８３に向って下向きに移動される。シ−ル形成プラテンは、温度制御することができる。シ−ル形成プラテン８３は、フレア膜６４のフランジ細部すなわち最終形状をもたらすフランジ形成キャビティ８５を含む。フランジ形成キャビティの形状は、様々な最終幾何形状すなわち所望のフランジ形状をもたらすように変更できることは理解すべきである。このプロセスは、フレア膜６４の最終に形成された幾何形状すなわち所望の形状を得るために、順送り型を使用して1回又はそれ以上の回数行うことができる。
【００３３】
フレア膜６４を最終位置すなわち形成された位置にまで位置付け及び移動させるのを助けるために、フランジ形成キャビティ８５内に1つ又はそれ以上のバネ装荷スリーブ８７、８８を設けることができる。更に、バネ装荷スリーブ８７、８８は、キャビティ８５からのシ−ル５０の取り出しを助けるのにも使用することができる。
【００３４】
シ−ル形成プラテン８３は、シ−ル５０のフレア膜６４を形付けるための、１つ又はそれ以上の空気圧放出式フランジ形成キャビティ８９を含むことができる。各空気圧放出式キャビティ８９は、公知の空気圧手段によるフランジ形成キャビティ８９からのシ−ル５０の取り出しを可能にする空気入口８６を含む。本発明によるシ−ル５０をフランジ形成キャビティ８９から取り出すために、機械的又は他の適当な手段も利用できることを理解すべきである。
【００３５】
図１１に示す別の実施形態においては、フランジ形成装置９０を使用して、本発明によるフレア膜６４のシ−ル面の最終的な所望の幾何形状を得ることができる。この実施形態においては、シ−ル５０は、図１１に示すように、シ−ルジャケット５７と付勢要素５９とを直立方向で保持するフランジ形成マンドレル９２によって支持される。マンドレル９２は、前述のマンドレル８２の場合と同様に、形成プロセスの間シ−ルを支持する。
【００３６】
マンドレル９２は、シ−ル形成プラテン９３に向って下向きに移動され、該プラテンはまた温度制御可能とすることができる。シ−ル形成プラテン９３は、フレア膜６４のフランジ細部すなわち最終的形状を形成するフランジ形成キャビティ９５を含む。
【００３７】
シ−ル形成プラテン９３は、公知の空気圧手段を使用してフランジ形成キャビティ９５からのシ−ル５０の取り出しを容易にするための空気入口９６を含むことができる。本発明によりシ−ル５０をフランジ形成キャビティ８９から取り出すために、機械的又は他の適当な手段を利用してもよいことは理解すべきである。
【００３８】
有利には、本発明の構成は、シ−ルジャケットにより完全に取り囲まれたＯリング又は他の付勢要素を有するシ−ルを提供し、従って、ポンプのキャビティ壁とのＯリング又は他の付勢要素の接触が全く排除され、その結果、Ｏリング又は他の付勢要素の磨耗が最小化及び／又は防止される。このシ−ルの構成は、Ｏリング又は他の付勢要素の上にポリマーアウタージャケットの円環状フランジを形成することにより、Ｏリング又は他の付勢要素を流体接触から隔離する。従って、Ｏリング又は他の付勢要素の粒子により流体汚染の可能性も防止される。
【００３９】
有利には、本発明の高圧シ−ルは、流体システムのポンプを流れるポンプ輸送流体から弾性的付勢要素、すなわちＯリング又は他の付勢要素を隔離する手段を提供する。特に本発明の高圧シ−ルは、弾性的付勢要素からの浸出によるポンプ輸送流体の汚染を最小化すると同時に、付勢要素の腐食を最小化及び／又は防止する。弾性的付勢要素と、例えばポンプのキャビティ壁面などの磨耗面との直接的な接触を防ぐことにより、シ−ル寿命が最大化される。
【００４０】
シ−ルの付勢シ−ル要素による腐食及び浸出がこのように低レベルであることは、種々のクロマトグラフィ応用に対してベースラインをより清浄に促進させ、その性能を向上させる。
【００４１】
本発明の高圧シ−ルはまた、例えばＯリング又は他の付勢要素である該シールの付勢要素が、ポンプ輸送流体から保護されるので、シ−ル寿命の延長を促進する。更にこの高圧シ−ルは、ポンプの主要な性能を通常のポンプシ−ルと同等もしくはそれ以上にする。これは通常のシ−ル設計において見られる封入空気を排除することによって達成される。
【００４２】
本発明の高圧シ−ルの構成は、本発明に従って変更することができることが理解すべきである。次に図５を参照すると、代替形態の高圧シ−ル５０ａは、前述の高圧シ−ル５０と類似しているが、変更されたシ−ルジャケット５７ａを含む。本発明の高圧シ−ルの同じ要素を示すために、同じ参照符号が使用されている。
【００４３】
図５に示すように、シ−ルジャケット５７ａは、円筒状基部６３ａの一方の端部から軸方向に延びるフレア膜６４ａを含む。フレア膜６４ａは、該フレア膜６４ａがＯ型バネ５９ａを通過して延び、上述と同様にして該バネの周りに折り返されるように、トロイド形状を有する。しかしながら、シ−ルジャケット５７ａは、前記実施形態の環状フランジ６０がない。代わりに、円筒状基部６３ａの最外側面６９は、フレア膜６４ａの外径とほぼ等しい外径を有する。このような構成は、本発明の高圧シ−ル５０ａを、環状取付けフランジを受け入れるように構成されていないポンプ及び他の高圧装置と共に使用することを可能にする。
【００４４】
本発明の高圧シ−ルは、それぞれのＯリングを取り囲む複数のフレア膜を含むことができることを理解すべきである。高圧シ−ル５０及び５０ａの同じ要素を示すために、同じ参照符号が使用されている。図１３に示すように、高圧シ−ル５０ｂは、上述の高圧シ−ル５０及び５０ａと類似しているが、２つのフレア膜を含む。シ−ルジャケット５７ｂは、円筒状基部６３ｂの一方の端部から軸方向に延びる第１のフレア膜６４ｂを含む。第１のフレア膜６４ｂは、第１のＯリング５９ｂを通過して延び、上述と同様に該第１のＯリングの周りに折り返されるようなトロイド形状を有する。
【００４５】
シ−ルジャケット５７ｂは更に、上に述べた第１のフレア膜６４ｂと同様に、拡大直径部分７１の一方の端部から延びる第２のフレア膜７０を含む。特に、第２のフレア膜７０は、図１３に示すように、第２のＯリング７４を通過して延び、この第２のＯリングの周りに折り返されるようなトロイド形構成を有する。図示した実施例の第２のフレア膜及びこれに対応する第２のＯリングは、第１のフレア膜及び第１のＯリングよりも直径が大きいが、本発明によれば、第２の膜及びこれに対応する膜は、第１のフレア膜及び第１のＯリングと同じ大きさか、もしくはこれらよりも小さくてもよい点を理解すべきである。更に本発明の高圧シ−ルは、同様の、及び／又は異なる寸法の１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のＯリングと、それぞれのＯリングを取り囲むような寸法にされた対応する数のフレア膜とを有することができる点を理解すべきである。
【００４６】
図示したシ−ルジャケット５７ｂは、外向きに延びる環状フランジ６０ｂを有するが、本発明によれば、外向きに延びる半径方向のフランジを設けることは、必ずしも必要でないことを理解すべきである。
【００４７】
次に図１４を参照すると、別の代替的な高圧シ−ル５０ｃは、上に述べた高圧シ−ルと同様であるが、大きな直径に修正されたシ−ルジャケット５７ｃ、すなわち、前述したシ−ルジャケットよりも直径対長手方向長さの比が大きいシ−ルジャケットを有する。図１４に示すように、シ−ルジャケット５７ｃは、円筒状基部６３ｃの一方の端部から半径方向内向きに延びるフレア膜６４ｃを含む。フレア膜６４ｃは、上に述べたのと同様に、Ｏリング５９ｃを通過して延び、Ｏリングの周りに折り返されるようなトロイド形構成を有する。この実施形態においては、フレア膜６４ｃは、前記実施形態よりも更に延び、Ｏリング５９ｃの周りで１８０°を越えて周方向に延びる。フレア膜は、Ｏリングの周りで１８０°まで延びる必要はなく、フレア膜がＯリング５９ｃを実質的に取り巻くように、フレア膜６４ｃの終端部７６が円筒状基部６３ｃの少なくとも一部に重なる程度までだけ延びる必要があることを理解すべきである。
【００４８】
図示したシ−ルジャケット５７ｃには、外向きに延びる環状フランジが無いが、本発明に従って、前記実施形態と同様に外向きに延びる半径方向フランジを設けることもできる点を理解すべきである。
【００４９】
説明の便宜上、及び添付の請求項における定義を正確にするために、用語「内側」、「外側」、直立、及び下向き、並びにこれらに類似する用語は、図に表されるような本発明の特徴を参照しながらこうした特徴を説明するのに使用される。
【００５０】
多くの点において、種々の図の変更形態は、前記の変更形態と類似しており、添字ａ、ｂ、ｃを付した同じ参照符号は、対応する要素を示している。
【００５１】
本発明の特定の実施形態に関する上記の説明は、例証及び説明の目的で提示された。これらは、本発明を網羅すること、及び開示された通りの形態に限定することを意図するものではなく、上記教示に照らして多くの変更及び変形が可能であることは明らかである。本実施形態は、本発明の原理及びその実際の応用を最も良く説明し、これにより当業者が、本発明並びに企図される特定の用途に好適な種々の変更形態を有する様々な実施形態を最も良く利用できるように選択され説明された。本発明の範囲は、添付の請求項及びこれらの均等物によって定義されるべきであるものとされる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による高圧ポンプ輸送システムのためのシ−ルを使用したＨＰＬＣポンプの分解斜視図である。
【図２】高圧ポンプのポンプヘッド内に取り付けられた先行技術によるシ−ルの側方断面図である。
【図３】本発明による高圧ポンプのポンプヘッド内に取り付けられたシ−ルの側方断面図である。
【図４】図３のフランジシ−ルの側方拡大断面図である。
【図５】変更されたシ−ルジャケットを有する、本発明による高圧ポンプシステムのための別のシ−ルの側方断面図である。
【図６】フレア膜が初期位置にある図３のフランジシ−ルの斜視図である。
【図７】フレア膜が中間位置にある図３のフランジシ−ルの斜視図である。
【図８】フレア膜が最終位置にある図３のフランジシ−ルの斜視図である。
【図９】本発明による図３のフランジシ−ルを形成するためのフランジ形成装置の斜視図である。
【図１０】図９の装置の一部の側方拡大断面図である。
【図１１】中間位置で示された、本発明による図３のフランジシ−ルを形成するための変更されたフランジ形成装置の断面図である。
【図１２】最終位置で示された図１１のフランジ形成装置の断面図である。
【図１３】フランジシ−ルが２つのＯリングと変更されたシ−ルジャケットとを含む、本発明による変更されたポンプヘッド内に取り付けられた高圧ポンプシステムのための別のシ−ルの側方断面図である。
【図１４】変更されたシ−ルジャケットを有する、本発明による高圧ポンプ輸送システムのための別のシ−ルの側方断面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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