(57)【要約】超高圧流体システム、例えば、超高圧流体ポンプは、改善された動的密封アセンブリを備え、このアセンブリは、４０，０００ｐｓｉを越える圧力に耐え得、そしてより好ましくは、８７，０００ｐｓｉ以上の圧力に耐え得る。この動的密封アセンブリ（２１）は、プラスチックシール（２２）およびベアリングを備え、このプラスチックシールは、ボア（２３）を有し、このボアを通って、プランジャー（１２）が往復し、そしてこのベアリングは、このシールに隣接して位置決めされ、そしてまた、ボアを有し、このボアを通って、プランジャーが往復する。シールキャリア（２６）は、このベアリングの周囲を囲み、そしてこのシールキャリアをベアリングに対して半径方向に周囲を押し潰すために十分に高い圧縮力に供される。
2006526123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高圧流体システムのためのシーリングアセンブリであって、以下：
ボアを有するシールであって、該ボアを通ってプランジャーが往復する、シール；
該シールに隣接して配置され、ボアを有するベアリングであって、該ボアを通って該プランジャーが往復する、ベアリング；
該ベアリングの周囲を取り囲み、圧縮力に供されているシールキャリア；および
該アセンブリが組立中に充填に供されているときに、該プランジャーの外面と実質的に均一に周囲を接している、該ベアリングの該ボアの内面
を備える、アセンブリ。
【請求項２】
前記シールキャリアにおける前記圧縮力は、該シールキャリアを半径方向に前記ベアリングに対して周囲を押し潰すのに十分に高い、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記シールキャリアに前記圧縮力を適用するためにきつく締め付けられた複数のタイロッドをさらに備える、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記シールキャリアは、前記シールがその幅にわたって該シールキャリアおよび前記ベアリングの両方によって支持されるように、該シールに隣接している、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記シールキャリアは、前記シールの外面に沿って延びるカップを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記シールおよび前記シールキャリアのカップは、前記アセンブリが超高圧に供される場合に、該カップにおける圧縮力が該カップにおける膨張力より大きいことを確実にするように構成される、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記シールおよびシールキャリアに隣接して配置されるシリンダをさらに備え、該シリンダは、接線シーリング領域に沿って固定シールを形成するように該シールキャリアに対して位置し、ここで、前記ベアリングに隣接する該シールの第１端部は、該接線シーリング領域の中心点の下流にある、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
超高圧流体システムのためのシーリングアセンブリであって、以下：
ボアを有するシールであって、該ボアを通ってプランジャーが往復する、シール；
該シールに隣接して配置され、ボアを有するベアリングであって、該ボアを通って該プランジャーが往復する、ベアリング；
該ベアリングの周囲を取り囲み、圧縮力に供されているシールキャリアであって、該圧縮力は、該シールキャリアを半径方向に該ベアリングに対して周囲を押し潰すのに十分に高い、シールキャリア
を備える、アセンブリ。
【請求項９】
超高圧流体システムのためのシーリングアセンブリであって、以下：
ボアを有するシールであって、該ボアを通ってプランジャーが往復し、該シールの第１端部は、その幅にわたって第１の材料でできているシールキャリアおよび第２の材料でできているベアリングと接触し、かつ該シールキャリアおよび該ベアリングにより支持されて、シール
を備える、アセンブリ。
【請求項１０】
超高圧ポンプであって、以下：
シールのボアおよびベアリングのボアを通って往復するプランジャーであって、該プランジャーは、吸入行程である体積の流体を該ポンプに汲み上げ、加圧行程で該ある体積の流体を加圧する、プランジャー；
該ベアリングを取り囲み、該シールを支持するシールキャリアであって、該シールキャリアは、圧縮力に供されており、該圧縮力は、該プランジャーの周囲で実質的に均一な様式で、該ベアリングを該プランジャーに対して押し潰すのに十分に高い、シールキャリア
を備える、ポンプ。
【請求項１１】
前記シールキャリアに隣接して配置されるシリンダをさらに備え、該シリンダは、接線シーリング領域に沿って固定シールを形成するように該シールキャリアに対して位置し、ここで、前記ポンプは、タイロッドをさらに備え、該タイロッドは、該シリンダに連結され、該シリンダを通して該シールキャリアに圧縮力を適用するようにきつく締め付けられる、請求項１０に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記シールキャリアは、前記シールの外面に沿って延びるカップを備え、該シールおよび該シールキャリアのカップは、互いにかつ前記シリンダに対して、該カップにおける圧縮力が該カップにおける膨張力よりも大きいことを確実にするように構成される、請求項１１に記載のポンプ。
【請求項１３】
超高圧ポンプであって、以下：
シリンダのボアを通って往復するプランジャー；
該シリンダの第１端部に連結された逆止弁本体であって、該逆止弁本体は、該シリンダのボアと流体の供給源と出口領域との間の流体連絡を選択的に可能にする複数の弁を備えつけられており、該プランジャーは、吸入行程である体積の流体を該シリンダのボアに汲み上げ、加圧行程で該ある体積の流体を加圧する、逆止弁本体；
該シリンダのボアの内側に配置されるシール；ならびに
該シリンダおよび該シールに隣接して配置されるシールキャリアであって、ベアリング表面は、該プランジャーがそこを通って往復する該シールキャリアのボアの周囲に提供され、該ベアリング表面は、該シリンダにより該シールキャリアに対して及ぼされる圧縮力によって、実質的に均一の様式で該プランジャーの外面に対して押し潰されている、シールキャリア
を備える、ポンプ。
【請求項１４】
前記シールキャリアにおける前記圧縮力は、該シールキャリアを均一に変形させるのに十分に高く、それによって、前記ベアリング表面と前記プランジャーとの間に存在し得る任意のギャップを実質的に取り除く、請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
シーリングアセンブリを超高圧流体システムに組み込むための方法であって、以下：
ベアリングがプレスばめされるボアを有するシールキャリアを提供する工程；
シールを該シールキャリアおよびベアリングに隣接して配置する工程；
プランジャーを該ベアリングのボアおよびシールを通して提供する工程；
該シールキャリアに圧縮力を適用して、該ベアリングを該プランジャーの周囲で実質的に均一に押し潰す、工程；
を包含する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、以下：
シリンダを前記シールキャリアに隣接して適用する工程、および
該シリンダを通して該シールキャリアに圧縮力を適用する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記シリンダに連結された複数のタイロッドをきつく締め付けて、該シリンダを通して前記シールキャリアに圧縮力を適用する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項１８】
前記圧縮力は、前記シールキャリアを実質的に均一に変形させて、該シールキャリアとベアリングとの間に存在し得る任意のギャップを実質的に取り除くのに十分に大きい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、以下：
前記シールキャリアと前記ベアリングとの間の任意のギャップを実質的に取り除く工程；および
該ベアリングと前記シールに隣接する前記プランジャーとの間の任意のギャップを実質的に取り除く工程
をさらに包含する、方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、以下：
既知の強度を有する前記シールキャリア用の材料を選択し、そして該シールキャリアを通る前記ボアの内径を選択して、所定の圧縮力のために前記ベアリングと前記プランジャーとの間の選択された接触量を達成する工程
をさらに包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願番号１０／０３８，５０７（発明の名称「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｇａｓｋｅｔｌｅｓｓ  Ｓｅａｌ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｌｉｋｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」、２００２年１月２日出願）の一部継続出願であり、この米国特許出願は、なお係属中であり、そしてその全体が、本明細書中に参考として援用される。
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、超高圧流体システムに関し、そして具体的には、超高圧システム（例えば、超高圧ポンプ）を密封するための方法およびアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の説明）
高圧ポンプは、プランジャーの吸入行程の際に、ある体積の流体をポンプ内に引き込み、そしてこのプランジャーの加圧行程の際に、この流体を所望の圧力（８７，０００ｐｓｉ以上）まで加圧する。この加圧された流体は、逆止弁体を通って、出口逆止弁まで流れる。この流体の圧力が、加圧された流体によって提供される、出口領域において出口逆止弁の下流端部に作用する付勢力より大きい場合、この高圧流体は、この付勢力に打ち勝ち、そしてこの出口逆止弁を通過して出口領域に至る。代表的に、ポンプは、複数のシリンダーを有し、そして各ポンプの出口領域からの加圧された流体は、アキュムレータに収集される。次いで、この様式で収集された加圧された流体は、所望の機能（例えば、切断または清浄化）を実施するために、選択的に使用される。このようなポンプは、例えば、本発明の譲受人であるＦｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｋｅｎｔ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎによって製造される。
【０００４】
本出願人らは、多くの状況において、このようなポンプを、現時点で信頼性高く達成され得るより高い圧力にて作動させることが望ましいと考える。例えば、種々のポンプ構成要素（例えば、動的シール）が、高圧（８７，０００ｐｓｉまで）に供される場合、これらのシールは、比較的短い疲労寿命を有し、望ましくなく短い間隔で故障し、その機械の休止時間を引き起こし、そして生産性を失う。
【０００５】
より具体的には、プランジャーがポンプシリンダのボア内で往復するにつれて、このプランジャーは、動的シールを通過し、このことが、シリンダー内の加圧された流体が、このプランジャーを超えてこのポンプに流入することを妨げる。１つのこのような動的シールは、米国特許第６，０８６，０７０号（これは、その全体が本明細書中に参考として援用され、そして本願の譲受人であるＦｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されている）に示されている。米国特許第６，０８６，０７０号における動的シールは、シールキャリア１２を備え、このシールキャリアは、シール１８に対するバックアップリングとして機能する。このシールキャリアは、このシールキャリアの環状の溝内に位置決めされた、環状のガイダンスベアリングをさらに備え、このガイダンスベアリングは、このシールから軸方向に間隔を空けている。このシールキャリアの、シールとガイダンスベアリングとの間の内径は、このガイダンスベアリングの内径より大きく、その結果、このシールキャリアとプランジャーとの間に、小さいギャップが存在する。このような配置は、非常に高い圧力（４０，０００ｐｓｉ以上）において良好に作動するが、このシールは、このような動的シールが８７，０００以上の圧力に曝露される場合に、シールキャリアとプランジャーとの間のギャップを通って押し出される傾向がある。
【０００６】
なお別の既存の動的シール（図１に示される）において、プランジャーは、プラスチックシール、Ｏリング、および金属フープシール（これらは、アルミニウム−青銅のようなベアリング材料から作製されるバックアップリングによって支持されている）を通って往復する。このシリンダーは、当該分野において公知であるように、このバックアップリングとのその平坦な界面に沿って、締め付けタイロッドによって締め付けられている。非常に高い圧力（例えば、８７，０００ｐｓｉ以上）において、バックアップリングとプランジャーとの間のギャップは、圧力下で均一には閉じられず、そしてまた、シールが、任意の利用可能なギャップを通って押し出され、この動的シールの故障を引き起こす。非常に短い構成要素の寿命を考慮して、頻繁な構成要素の交換が必要とされ、この機械の休止時間、失われた生産性、およびポンプに対する可能な損傷を引き起こす。このような故障は、シールの押し出しに起因するのみでなく、プラスチックシールの分裂からもまた生じ、そしてＯリングおよびフープの尚早な故障が、高圧構成要素の間での相対運動によって引き起こされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、４０，０００ｐｓｉを超える圧力、そしてより具体的には、８７，０００ｐｓｉ以上の圧力に耐え得る動的シールに対する必要性が存在する。本発明は、この必要性を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の簡単な要旨）
本発明は、超高圧流体システム（例えば、超高圧流体ポンプ（例えば、Ｆｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されるもの））において使用するための、改善された動的シールを提供する。本発明に従って提供される、改善された動的シールは、４０，０００ｐｓｉを超える圧力、そしてより好ましくは、８７，０００以上の圧力に耐え得る。従って、本発明は、ポンプが、以前には達成不可能であった圧力において、信頼性高く作動することを可能にし、改善された生産性および効率を生じる。
【０００９】
第一の実施形態において、本発明に従って提供される超高圧流体システムは、動的シールを有し、この動的シールを通って、プランジャーが往復する。この動的シールは、加圧された流体が、このプランジャーを通って流れることを防止する。この動的シールアセンブリは、ボア（このボアを通って、プランジャーが往復する）を有するプラスチックシール、およびこのシールに隣接して位置決めされた、同様にボア（このボアを通って、プランジャーが往復する）を有するベアリングを備える。シールキャリアが、このベアリングの周囲を囲み、そしてこのシールを半径方向にベアリングに対して周囲を押し潰すために十分に高い圧縮力に供される。ベアリングに対するシールキャリアのこの押し潰しは、このアセンブリが組み立ての間に負荷に供される場合に、ベアリングを通るボアの内側表面に、プランジャーの外側表面との実質的に均一な周囲での接触を達成させ、これによって、従来技術のシステムにおいて生じるギャップを排除する。シールキャリアとベアリングとの間、およびベアリングとプランジャーとの間の、あらゆるギャップを排除することによって、本発明は、特に、４０，０００ｐｓｉを超える高い圧力、そしてより具体的には、８７，００ｐｓｉまでの高い圧力に供される場合に、あらゆる通路を排除する（これらの通路が排除されない場合、シールが押し出され得る）。
【００１０】
このシールキャリアに対する圧縮力は、このシステムのタイロッドを締め付けることによって達成される。このタイロッドは、シールおよびシールキャリアに隣接して位置決めされたシリンダーに負荷を与え、このシリンダーは、接線方向の密封領域に沿って、静的シールを形成するような様式で、このシールキャリアに対して密封される。好ましい実施形態において、この圧縮力は、十分に大きく、そしてこのシステムの幾何学的構造を考慮するような様式で付与され、これにより、シールキャリアが均一に変形して、シールキャリアとベアリングとの間に存在し得るあらゆるギャップを実質的に排除し、そして次に、プランジャー上にベアリングを正確に押し潰して、ベアリングとプランジャーとの間（特に、シールに隣接する領域）のあらゆるギャップを、実質的に排除する。使用される材料の強度に依存して、この変形は、本質的に弾性的であっても可塑性であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の詳細な説明）
多くの状況において、超高圧流体ポンプを、現時点で信頼性高く達成され得るより高い圧力で作動させることが望ましい。例えば、超高圧増強ポンプ（例えば、Ｆｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｉｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されるもの）は、種々の要素（例えば、研削ウォータージェット切断ヘッドに高圧流体を供給すること、または圧力容器を加圧して、食料品を低温殺菌すること）のために使用され得る。以下の議論は、例として、超高圧増強装置を使用するが、本発明は、任意の高圧ポンプの軸方向に往復するプランジャーを密封することにおいて用途を有することが、理解される。
【００１２】
先に記載されたように、増強装置における往復プランジャーは、ポンプシリンダーのボア内を往復する。流体が、ポンプシリンダーの所望の加圧領域内に、このプランジャーを囲む動的シールによって維持される。種々のこのような動的シールが、以前に使用されているが、１つの例は、米国特許第６，０８６，０７０号に示されているものである。ギャップが、シールキャリアとプランジャーとの間に、このシールに隣接する領域において存在することが、この特許を読むことによって理解される。このような配置は、非常に高い圧力（４０，０００ｐｓｉ以上）において良好に作動するが、このシールは、このような動的シールが８７，０００ｐｓｉ（６，０００バール）以上の圧力に曝露される場合に、このシールとプランジャーとの間のギャップを通って、認容不可能に押し出される傾向がある。
【００１３】
往復プランジャーを密封するために使用される、現在利用可能な別の動的シールが、図１に示される。プランジャー１００がシリンダー１０２のボア１０１内で往復する際に、ボア１０１内の流体は、動的シール１０３によって、このプランジャーを通ってポンプに流入することを防止される。動的シール１０３は、プラスチックシール１０４、Ｏリング１０５、およびステンレス鋼のシールフープ１０６を備え、これらは、ベアリング材料（例えば、アルミニウム−青銅）から作製されるバックアップリング１０９によって支持される。シリンダー１０２の端部表面は、バックアップリング１０９の平坦な端面に対して同一面に置かれ、平坦な界面１０７を形成する。シリンダー１０２は、当該分野において公知であるように、バックアップリング１０９との平坦な界面１０７に沿って、締め付けタイロッドによって、締め付けられる。小さいギャップ１０８が、バックアップリングとプランジャーとの間に存在する。非常に高い圧力（例えば、５５，０００ｐｓｉを超える圧力）において、動的シール１０３は、望ましくない短い間隔で故障し始める。このような故障は、多くのこと（ギャップ１０８を通るシール１０４の押し出し、シール１０４の分裂、ならびにＯリング１０５およびシールフープ１０６の尚早な故障（高圧構成要素間の相対的運動によって引き起こされる）が挙げられる）に起因すると考えられる。これらの問題は、さらに高い圧力（例えば、８７，０００ｐｓｉ以上）において、悪化される。より具体的には、図１に示されるような動的シールが８７，０００ｐｓｉにおいて持続するのは、４０時間未満であり得る。これは、認容不可能に短い構成要素寿命であり、構成要素の頻繁な交換、この機械の休止時間、失われた生産性、およびこのポンプに対する可能な損傷を必要とする。
【００１４】
本発明に従って、増強装置は、８７，０００ｐｓｉにおいて、信頼性高く稼動し得る。図２に示されるように、超高圧流体システム１０（例えば、増強ポンプ）は、ポンプシリンダー１１のボア１３内で往復するプランジャー１２を備える。プランジャー１２は、ある体積の流体を、流体の供給源１８から、逆止弁本体１４に提供された入口弁１６を介してボア１３内へと、プランジャーの吸入行程（１７と印を付けられた方向矢印によって示される）の際に引き込む。加圧行程１９の際に、プランジャー１２は、この流体を加圧し、この加圧された流体は、逆止弁１４を通って出口逆止弁３７へと流れる。この加圧された流体の圧力が、逆止弁３７に対する付勢力に打ち勝つために十分に高い場合、この加圧された流体は、出口逆止弁３７を通過して出口領域２０へと至り、その後、この加圧された流体は、アキュムレータに収集され、そして当該分野において公知であるような、任意の所望の様式で使用される。
【００１５】
図２にさらに示されるように、そして図３および４に最もよく見られ得るように、プランジャー１２は、本発明に従って提供されるシーリングアセンブリ２１を通って往復する。シーリングアセンブリ２１は、プラスチックシール２２（例えば、超高分子量ポリエチレンから作製される）を備える。図４に最もよく見られ得るように、環状シール２２は、ボア２３を備え、このボアを通って、このプランジャーが往復する。ベアリング２４は、シール２２に隣接して位置決めされ、そしてこれもまた、ボア２５を備え、このボアを通って、プランジャー１２が往復する。従って、このベアリングの材料は、このプランジャーの運転中に、このプランジャーに沿って安全に載り得る材料であるように選択される。ベアリング２４およびプランジャー１２は、任意の適切に協働可能な材料から作製され得るが、１つの実施形態において、ベアリング２４は、高強度青銅、またはアルミニウム合金もしくは銅合金であり、そしてこのプランジャーは、セラミック材料（例えば、部分的に安定化されたジルコニア（ＰＳＺ））から作製される。
【００１６】
シールキャリア２６は、ベアリング２４の周囲を囲み、そしてシール２２に隣接して位置決めされる。シールキャリア２６は、種々の材料から作製され得るが、好ましい実施形態において、このシールキャリアは、ステンレス鋼から作製される。本発明に従って、シールキャリア２６は、シールキャリア２６をベアリング２４に対して半径方向に均一に周囲を押し潰すために十分に高い圧縮力に供される。ベアリング２４に対するシールキャリア２６のこの均一な押し潰しは、このアセンブリが超高圧に供される場合に、ベアリング２４を通るボア２５の内側表面に、プランジャー１２の外側表面２８との実質的に均一な周囲接触を達成させ、これによって、従来技術のシステムにおいて生じるギャップを排除する。対照的に、図１の従来技術に図示されるような動的シールは、圧力下でプランジャーに押し付けられ得るが、バックアップリングとプランジャーとの間のギャップの閉鎖が制御されず、そしてこのプランジャーの周囲の周りで均一には起こらない。その結果、バックアップリングとプランジャーとの間の接触が片側であり得、そして他方の側にギャップが生じ、シールが押し出されることを可能にする。
【００１７】
シールキャリア２６に対する圧縮力は、このシステムのタイロッド２９を締め付けることによって達成される。このタイロッドは、逆止弁本体１４をシリンダー１１の第一の端部１５へと据え付けるエンドキャップ３８を介して、シリンダー１１に負荷を与える。シリンダー１１は、特許出願番号１０／０３８，５０７に記載されるように、接線方向の密封領域３２に沿って静的シールを形成するような様式で、シールキャリア２６に対して据え付けられる。より具体的には、１つの実施形態において、半径方向の圧縮負荷は、シリンダーの実質的に平坦なテーパ状の口の、シールキャリアの凸状に湾曲した領域に対する圧縮された接触を介して達成される。１つの実施形態において、シリンダーとバックアップリングとの間の開先接触角は、約８０〜１２８°であり、好ましい角度は、１００〜１１８°である。あるいは、このシールキャリアは、円錐形の、実質的に線状の断面プロフィールを有し得、これは、８０〜１２８°の開先角度を形成し、そしてこれは、シリンダーの凸状の湾曲した断面プロフィールに対して嵌合して、実質的に円形のシールを形成する。シリンダーとシールキャリアとの隣接する構成要素間の接触角は、これらの構成要素のうちの少なくとも１つに対して接線方向であり、この接線は、その構成要素の長手方向軸から４０°と６０°との間である。
【００１８】
タイロッドおよびシリンダー１１を介してシールキャリア２６に付与される圧縮力は、十分に大きく、そしてそのシステムの幾何学的形状（ベアリングのボア、およびシールキャリア／シリンダー接触角度が挙げられる）を考慮した様式で付与され、この圧縮力は、シールキャリア２６を、制御された均一な様式でベアリング２４上へと変形させ、シールキャリア２６とベアリング２４との間に存在し得るあらゆるギャップを実質的に排除する。次に、ベアリング２４は、このベアリングの自由端において、プランジャー１２上に押し潰され、ベアリング２４とプランジャー１２との間（特に、シール２２に隣接する領域）のあらゆるギャップを実質的に排除する。
【００１９】
シールキャリアとベアリングとの間、およびベアリングとプランジャーとの間の、あらゆるギャップを排除することによって、このシステムが圧力下で作動される場合、本発明は、特に、５，０００ｐｓｉ以上の高い圧力に供される場合、そしてより具体的には、８７，０００ｐｓｉ以上の圧力に供される場合に、排除されなければシールが押し出され得るあらゆる経路を排除する。その結果、本発明に従って提供されるシステムは、８７，０００ｐｓｉにおいて、従来のシーリングアセンブリを使用する４０時間未満と比較して、数百時間作動し得る。
【００２０】
さらに、タイロッド２９の負荷を介する、シリンダー１１のシールキャリア２６上への圧縮は、これらの２つの構成要素の界面において（すなわち、接線方向の密封領域３２に沿って）、金属−金属シールを作製する。この金属−金属間の静的シールの形成の結果として、プラスチックシール２２は、外側（すなわち、シリンダー−シールキャリア界面の方向）と、内側（すなわち、プランジャー−シールキャリア界面の方向）との両方を密封するために、必要とされない。その結果、プラスチックシールの界面が曝露される相対運度は、実質的に減少され、これによって、シール２２が引き離されることを防止する。さらに、従来技術のシステムにおいて使用されるようなシールフープに対する必要性が排除され、これによって、このシステムを単純化し、そしてシールフープ構成要素の尚早な故障に関連する問題を軽減する。
【００２１】
図３および４に最もよく見られ得るように、シール２２の第一の端部３３は、その幅に沿って、ベアリング２４とシールキャリア２６との両方によって支持される。この配置は、プランジャーとシールキャリアとの間の問題のある押し出しギャップ（これは、シールがステンレス鋼のキャリアのみによって支持され、その結果、ギャップがシールキャリアとプランジャーとの間に、シールに隣接して必ず存在するくつかの従来技術の設計において生じる）を排除する。さらに、本発明に従って提供される配置は、現在利用可能な動的シール（図１に図示されるもののような、シールをその幅を横切って、ベアリング材料のみによって支持するもの）より大きい強度を提供する。
【００２２】
図３および４にまた見られ得るように、シールキャリア２６は、シール２２の外側表面３１に沿って延びるカップ３０を備え、これによって、シール２２がシリンダー１１に接触することを防止する。このカップの位置決めは、シール２２とシリンダー１１との間の相対運動（これは、シールの磨耗および容易な故障を引き起こし得る）を排除する。さらに、図３に示されるように、シール２３の第一の端部３３は、接線方向の密封領域３２の中心点３５から、距離３８だけ下流に位置決めされる（「下流」とは、参照矢印３４によって示され、そしてプランジャーの加圧行程の方向である）。本発明による密封アセンブリを図３に示されるように提供することによって、シールキャリアのカップ３０に対する圧縮の力は、圧力下でのシールキャリアのカップに対する膨張の力より大きく、これによって、シールキャリア、ベアリングおよびプランジャーの間のギャップを排除する目的で、ベアリングに対するシールキャリアのさらなる押し潰し、およびプランジャーに対するベアリングの押し潰しを、容易にする。
【００２３】
シールキャリア２６の変形の量は、シリンダー１１の表面とシールキャリア２６との間の角度（これは、接線方向の密封領域３２を形成する）と、選択される材料との両方、ならびにアセンブリ負荷の量（例えば、ロッドの締め付けを介して達成され得る）によって変化する。タイロッドが、本願において記載および図示されているが、組み立ての際の負荷は、任意の利用可能な様式で達成され得ることが、理解される。
【００２４】
１つの実施形態において、このベアリングは、シールキャリア内にプレスばめされ、そしてボアが、このベアリングを通して機械加工される。材料がより柔軟であるほど、より大きい変形が達成され、そして次に、選択されたプランジャーを収容するために、より大きいボアが必要とされる。従って、好ましい実施形態において、所望の強度を有するシールキャリアのための材料が選択され、そしてこのシールキャリアを通るボアの内径は、所定の圧縮力について、ベアリングとプランジャーとの間の接触の選択された量を達成するために選択される。より具体的には、シールキャリアは、ベアリングを通して機械加工される最終的なボアに強度が正確に一致する材料から作製され、その結果、タイロッドによって付与される圧縮の量が、ベアリングと高圧プランジャーとの間の接触の制御された量に変換される。
【００２５】
先に記載されたように、本発明に従って提供される超高圧流体システムは、このシステムが、８７，０００ｐｓｉまでおよび８７，０００ｐｓｉを超える圧力において信頼性高く作動することを可能にし、一方で、このシステムの往復プランジャーの回りでのシールを維持する。本発明は、従来技術のシステムにおいて故障を引き起こす圧力において、信頼性高く作動することを可能にし、本発明を、これらのより高い圧力において特に有利にするが、本発明はまた、４０，０００ｐｓｉ以下のより低い圧力における用途もまた有することが、理解される。従って、本発明は、現在利用可能なシステムより優れたかなりの利点を提供する。前述のことから、本発明の特定の実施形態は、説明の目的で本明細書中に記載されるが、種々の改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることが、理解される。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外には、限定されない。
【００２６】
本明細書中で言及され、そして／または出願データシートに列挙された、上記米国特許、米国特許出願番号、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許文献の全ては、その全体が、本明細書中に参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、従来技術のシステムに従って提供される超高圧ポンプのための、動的シールの断面図である。
【図２】図２は、本発明に従って提供される動的シールを組み込む、超高圧ポンプの部分断面平面図である。
【図３】図３は、プランジャーと供に示される、図２の動的シールの拡大断面平面図である。
【図４】図４は、プランジャーなしで示される、図２の動的シールの拡大断面平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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