(57)【要約】  シリンダ（１０２）内で動き、封止されるチャンバ（１０４）をシリンダ（１０２）で画定するピストン（１０１）のための流体クッション封止装置（１００）は、較正された開口（１１１）がその半径厚さ内で通過し、加圧流体源（１１２）に連結された圧力分布チャンバ（１１９）をリング溝（１０９）で画定するように、ピストン（１０１）内に提供された該溝（１０９）内に封止して収容される、連続して穿孔されたリング（１０５）を含む一方で、軸ブラインドカウンタ圧力凹部（１１５）は、シリンダ（１０２）に面し、連続して穿孔されたリング（１０５）が備える、外部円筒形リング面（１０７）上に窪みを提供され、較正された開口（１１１）は該凹部（１１５）の中に入る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１０２）内で前記シリンダ（１０２）と同軸で長手方向の並進運動で動くことができるピストン（１０１）のための流体クッション封止装置（１００）であって、前記ピストン（１０１）および前記シリンダ（１０２）は封止されるチャンバ（１０４）を少なくとも１つのシリンダ頭部（１０３）で画定し、
・内部円筒形リング面（１０６）、外部円筒形リング面（１０７）、および２つの軸リング面（１０８）を備える少なくとも１つの連続して穿孔されたリング（１０５）であって、前記リング（１０５）は前記ピストン（１０１）内または前記シリンダ（１０２）内に提供された少なくとも１つのリング溝（１０９）内に収容される一方で、前記リング（１０５）は前記リング溝（１０９）から離れることができることなく前記リング溝（１０９）内で半径方向に動くことができる、少なくとも１つの連続して穿孔されたリング（１０５）と、
・前記リング溝（１０９）が転送回路（１１４）により加圧流体源（１１２）に連結された圧力分布チャンバ（１１９）を前記連続して穿孔されたリング（１０５）で画定するように、それぞれの軸リング面（１０８）と前記リング溝（１０９）との間に封止を生成するリング封止手段（１１０）と、
・前記連続して穿孔されたリング（１０５）をその半径厚さ内で通過する少なくとも１つの較正された開口（１１１）と、
・前記連続して穿孔されたリング（１０５）が備える少なくとも１つの流体クッション運搬面（１１６）であって、前記運搬面（１１６）は前記圧力分布チャンバ（１１９）と反対側に配置される、少なくとも１つの流体クッション運搬面（１１６）とを含むことを特徴とする、流体クッション封止装置（１００）。
【請求項２】
軸ブラインドカウンタ圧力凹部（１１５）を受領する前記外部円筒形リング面（１０７）の前記カウンタ圧力凹部（１１５）によって占有されない面が、前記流体クッション運搬面（１１６）を構成するように、前記リング溝（１０６）が前記ピストン（１０１）内に提供される場合に、前記外部円筒形リング面（１０７）上に窪みを提供された前記カウンタ圧力凹部（１１５）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項３】
軸ブラインドカウンタ圧力凹部（１１５）を受領する前記内部円筒形リング面（１０６）の前記カウンタ圧力凹部（１１５）によって占有されない面が、前記流体クッション運搬面（１１６）を構成するように、前記リング溝が前記シリンダ（１０２）内に提供される場合に、前記内部円筒形リング面（１０６）上に窪みを提供された前記カウンタ圧力凹部（１１５）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項４】
前記カウンタ圧力凹部（１１５）は、前記カウンタ圧力凹部（１１５）を受領する前記外部円筒形リング面（１０７）または前記内部円筒形リング面（１０６）の軸長をほぼ中心とする浅い深さのカウンタ圧力溝（１１７）からなり、前記カウンタ圧力溝（１１７）は、前記外部円筒形リング面（１０７）または前記内部円筒形リング面（１０６）の全周囲に亘って生成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体クッション封止装置。
【請求項５】
前記カウンタ圧力凹部（１１５）に開く較正された開口（１１１）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体クッション封止装置。
【請求項６】
前記較正された開口（１１１）は、前記カウンタ圧力凹部（１１５）の底部に窪みを提供された圧力分布凹部（１２５）を介して前記カウンタ圧力凹部（１１５）に開くことを特徴とする、請求項５に記載の流体クッション封止装置。
【請求項７】
前記圧力分布凹部（１２５）は、前記カウンタ圧力凹部（１１５）を受領する前記外部円筒形リング面（１０７）または前記内部円筒形リング面（１０６）の軸長をほぼ中心とする圧力分布溝（１２６）からなり、前記圧力分布溝（１２６）は、前記外部円筒形リング面（１０７）または前記内部円筒形リング面（１０６）の全周囲に亘って生成されることを特徴とする、請求項６に記載の流体クッション封止装置。
【請求項８】
前記カウンタ圧力凹部（１１５）を受領する前記外部円筒形リング面（１０７）または前記内部円筒形リング面（１０６）の前記２つの軸縁部の少なくとも１つは、縁部板隙間（１１８）内で終了することを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項９】
前記リング封止手段（１１０）は、一方では前記連続して穿孔されたリング（１０５）に固定され、他方では前記リング溝（１０９）の内部またはリムと封止接触を設置する、リング封止唇部（１２１）からなることを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１０】
前記リング封止手段（１１０）は、前記連続して穿孔されたリング（１０５）の前記軸端部の少なくとも１つの付近に提供された薄型軸部（１３９）からなり、前記軸部（１３９）は、前記リング溝（１０９）に封止固定され、前記連続して穿孔されたリング（１０５）の直径が前記リング溝（１０９）に対して増減できるように十分に可撓性であることを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１１】
前記連続して穿孔されたリング（１０５）は、可撓性材料からなり、前記リング溝（１０６）が前記ピストン（１０１）内に提供される場合は前記リング（１０５）の直径を低減する傾向があり、または前記リング溝（１０６）が前記シリンダ（１０２）内に提供される場合は前記リング（１０５）の直径を増加する傾向がある、少なくとも１つの周囲リングバネ（１２３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１２】
前記圧力分布チャンバ（１１９）は、前記圧力転送回路（１１４）に由来する前記リング流体（１１３）を、前記較正された開口（１１１）を通って漏れる前に、前記リング溝（１０６）が前記ピストン（１０１）内に提供される場合に前記内部円筒形リング面（１０６）の可能な最大面積をスイープさせ、または前記リング溝（１０６）が前記シリンダ（１０２）内に提供される場合に前記外部円筒形リング面（１０７）の可能な最大面積をスイープさせる、リング流体分散手段（１２４）を収容することを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１３】
前記リング流体分散手段（１２４）は、前記リング溝（１０６）の底部に収容された分散板（１３６）からなり、前記分散板（１３６）の軸端部の少なくとも１つは、前記圧力転送回路（１１４）に由来する前記リング流体（１１３）をその軸端部の少なくとも１つを通って前記圧力分布チャンバ（１１９）に入れさせる、少なくとも１つの横方向分散板開口または溝（１３７）を提供されることを特徴とする、請求項１２に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１４】
前記リング溝（１０９）は、前記連続して穿孔されたリング（１０５）の前記リング溝（１０９）の中への貫通を限定する、半径方向リング当接部（１２７）を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１５】
前記リング溝（１０９）が前記ピストン（１０１）内に提供される場合に、前記圧力転送回路（１１４）は前記シリンダ（１０２）に平行に前記ピストン（１０１）に固定された圧力吸気チューブ（１２８）からなり、前記チューブ（１２８）の第１の端部は前記ピストン（１０１）の内部に入る一方で、前記チューブ（１２８）の第２の端部は、その中で前記ピストン（１０１）が長手方向に封止した並進運動で動くことができる圧力チャンバ・ボアホール（１３０）を介して、前記加圧流体源（１１２）に連結された圧力チャンバ（１２９）に開くことを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１６】
前記圧力吸気チューブ（１２８）は、少なくとも１つの半径方向圧力吸気管（１３１）により前記圧力分布チャンバ（１１９）に連結されることを特徴とする、請求項１５に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１７】
前記圧力チャンバ（１２９）は、前記リング流体（１１３）が前記加圧流体源（１１２）から前記圧力チャンバ（１２９）に進むことはできるが、前記チャンバ（１２９）から前記加圧流体源（１１２）に進むことはできない、定比逆止弁により前記加圧流体源（１１２）に連結されることを特徴とする、請求項１５に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１８】
前記リング溝（１０９）は、前記リング溝（１０６）が前記ピストン（１０１）内に提供される場合に前記内部円筒形リング面（１０６）上に、または前記リング溝（１０６）が前記シリンダ（１０２）内に提供される場合に前記外部円筒形リング面（１０７）上に、半径方向の力を加えるために前記リング溝（１０９）に突き当たる拡張バネ（１３３）を収容することを特徴とする、請求項１に記載の流体クッション封止装置。
【請求項１９】
前記拡張バネ（１３３）は、前記リング溝（１０９）と前記連続して穿孔されたリング（１０５）との間の封止との接触によって生み出すことを特徴とする、請求項１８に記載の流体クッション封止装置。
【請求項２０】
前記拡張バネ（１３３）は、流体分散開口（１３４）および／または流体分散溝（１３５）で前記リング流体分散手段（１２４）を構成するように、少なくとも１つの前記開口（１３４）および／または少なくとも１つの前記溝（１３５）が提供されることを特徴とする、請求項１２および１８に記載の流体クッション封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体クッション封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧ガスがピストンとシリンダとの間に漏れるのを防止するように、該ピストンと該シリンダとの間に封止を生成するための多くの技術が存在している。
【０００３】
封止セグメント、リングまたは装置なしに機能するピストンがほとんどないのは、このような装置がないと多量の漏れ流れをもたらすからである。したがってほとんどの場合、該ピストンのため封止装置を提供する必要がある。
【０００４】
「乾式」と呼ばれる油なしに機能するピストンのための封止装置は、該装置を構成するセグメント（複数可）またはリング（複数可）がそれらと協働するシリンダとの間に挿入された油によって注油されて作動するように設計された封止装置と区別される。
【０００５】
ピストンのため封止装置の設計は、該装置が獲得する封止の程度、該装置が引き起こす摩擦に起因するエネルギー損失、およびその耐用年数との間の妥協に由来する。
【０００６】
交互ピストンのため封止装置の使用は、圧縮機とモーターの主に２つの分野に区別される。
【０００７】
多くの適用は使用する圧縮空気内でいかなる潤滑油にも耐えられないので、乾燥空気圧縮機が一般に使用される。乾燥空気圧縮機を具備するピストンは、「テフロン」（米国の会社「Ｄｕｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ」によって寄託されたポリテトラフルオロエチレンに対する登録商標であり、「ＰＴＦＥ」とも呼ばれる）で作られた封止リングを主に具備する。この高分子は耐熱性であり、高度の化学的不活性および高い抗粘着力を有する。しかしＰＴＦＥは、切断セグメントの注油がその移動のほとんどに亘って流体力学の形態で確保される切断セグメントの摩擦係数より、摩擦係数が明らかに高い短所を有する。高分子に摩耗に対する許容できる耐性および許容できる耐用年数を与えるために、ＰＴＦＥ内に充填剤を使用することが可能であり、これは固い粒子および固体減摩粒子、例えばセラミックまたはコークスからなる。これらの改良にもかかわらず、鋳鉄または鋼鉄から作られた潤滑油を注入された切断セグメントは、概してＰＴＦＥから作られた装置より良好な耐久性を有する。
【０００８】
交互内燃熱エンジンの分野では、充填剤とともにＰＴＦＥから作られたリングが滅多に使用されないのは、シリンダの作動に悪影響を及ぼすことなく該エンジンのシリンダに油を注入することができるからである。その結果として、摩擦に起因して発生するエネルギー損失が少なく、ＰＴＦＥから作られたリングより良好な耐性を有する、鋳鉄から作られた潤滑油を注入された切断セグメントを選ぶことが好ましい。
【０００９】
したがって用途に依存して、乾式で作動するが摩擦に起因して高い損失を発生し耐性が低い封止リングと、摩擦に起因するエネルギーの消散が少なく、その耐用年数がより長い、油を注入された金属の切断セグメントとの間で選択をしなければならない。実際に、またほとんどの場合は、空気乾燥および油を使わないことを保つことが必要であるだけのために、乾式で作動する封止リングの選択が正当化される。
【００１０】
いかなる潤滑油も存在しない圧縮空気またはガスを保つ必要がある上に、一部の高温の適用では潤滑油の注入自体に適応しないことにも気付く。実際にある特定の温度を超えると、油はコークス領域になり、圧縮機、特にそのシリンダおよび／またはそのセグメントの内壁と接触してその潤滑特性を損なう。従来の鉱油がコークス化する温度の限度は１６０℃〜２００℃である。この基準において最良の性能を有する合成潤滑油は、最良の状態で約３００℃のコークス化する温度の限度を有する。
【００１１】
作動中に達する温度がさらに高い、例えば約４５０℃〜５００℃である場合、ディーゼルエンジン内で起きる際に空気内に含有される油の自己発火の危険性がある。
【００１２】
しかし約１０００℃以上のさらに高温で機能する圧力開放シリンダ、シリンダ頭部、およびピストン冠を具備する熱エンジンを作り出すことができることは有利であるはずである。この場合、圧縮機および遠心タービンで従来実行されるブレイトンサイクルの再生エンジンは、体積ピストン機を使用して実行することができる。このようなエンジンの収率は、オットーサイクルもしくはボー・ド・ロシャ・サイクルが制御する発火、またはディーゼルサイクル圧縮点火により従来の交互内燃熱エンジンの温度よりかなり高いことが可能である。
【００１３】
しかしこのような状況では、即座に燃焼またはコークス化することなく約１０００℃以上の記載された温度に耐えられる油はないので、従来の内燃機関のピストンセグメントに潤滑油を注入することは不可能である。したがって切断セグメントは作動するために潤滑油を注入する必要があるので、鋳鉄または鋼鉄から作られた該セグメントを使用することはできない。同様にＰＴＦＥセグメントまたは融点が約３３０℃に過ぎない温度である同様のセグメントを提供することは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高い作動温度に加えて、乾燥空気を生成し、従来のＰＴＦＥリングが可能であるものとは対照的に、それらのピストン封止装置の部位での摩擦に起因するそのエネルギー損失が限定される、潤滑油を注入しないピストン圧縮機を設計し、生成し、販売することができることも好都合であるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
封止装置、特に圧縮機のピストンおよび交互エンジンの限界を押し戻すために、本発明による流体クッション封止装置により以下のことが可能になる。
・特に緊密な封止を有し、
・潤滑油の注入を必要とせず、
・摩擦に起因して生じる損失を最小にし、
・約１０００℃以上の非常に高温に加熱されたピストンおよび／またはシリンダに適応でき、
・シリンダと接触することなく、その結果として堅固で耐久性がある。
【００１６】
本発明による流体クッション封止装置の適用の分野は、あらゆる他の線形および／または交互機械、特にあらゆるガスジャック、圧力増幅器、または蓄圧器（これらの例は非限定に基づいて提供される）、概してそのエネルギー性能および／または効率を該装置によって改良することができ、またはその適用の分野を該装置によって拡張できるあらゆる装置にまで及ぶことができる。
【００１７】
ほとんどの適用において、本発明による流体クッション封止装置は、気体の緊密な封止を提供することが意図される。しかし一部の適用では、該装置を使用して液体の緊密な封止を提供し、したがって同じ方式で作動し同じ結果を生み出す流体クッション封止装置になることができる。本発明による流体クッション封止装置を用いて液体を密封することは、例えば特に産業に使用されるある特定のピストンポンプに対して真に有利であることが可能である。
【００１８】
本発明の他の特徴は、説明および主請求項に直接または間接的に依存する従属請求項に記載されている。
【００１９】
本発明による流体クッション封止装置は、シリンダ内でシリンダと同軸で長手方向の並進運動で動くことができるピストンのために設計され、該ピストンおよび該シリンダは封止されるチャンバを少なくとも１つのシリンダ頭部で画定し、該封止装置は、
・内部円筒形リング面、外部円筒形リング面、および２つの軸リング面を備える少なくとも１つの連続して穿孔されたリングであって、該リングはピストン内またはシリンダ内に提供された少なくとも１つのリング溝内に収容される一方で、該リングはリング溝から離れることができることなくリング溝内で半径方向に動くことができる、少なくとも１つの連続して穿孔されたリングと、
・リング溝は加圧流体源に転送回路によって連結された圧力分布チャンバを連続して穿孔されたリングで画定するように、それぞれの軸リング面とリング溝との間に封止を生成するリング封止手段と、
・連続して穿孔されたリングをその半径厚さ内で通過する少なくとも１つの較正された開口と、
・連続して穿孔されたリングが備える少なくとも１つの流体クッション運搬面であって、該運搬面は圧力分布チャンバと反対側に配置される、少なくとも１つの流体クッション運搬面とを含む。
【００２０】
本発明による流体クッション封止装置は、カウンタ圧力凹部を受領する外部円筒形リング面のカウンタ圧力凹部によって占有されない面が、流体クッション運搬面を構成するように、リング溝がピストン内に提供される場合に、外部円筒形リング面上に窪みを提供された軸ブラインドカウンタ圧力凹部を含む。
【００２１】
本発明による流体クッション封止装置は、カウンタ圧力凹部を受領する内部円筒形リング面のカウンタ圧力凹部によって占有されない面が、流体クッション運搬面を構成するように、リング溝がシリンダ内に提供される場合に、内部円筒形リング面上に窪みを提供された軸ブラインドカウンタ圧力凹部を含む。
【００２２】
本発明による流体クッション封止装置は、カウンタ圧力凹部を受領する外部円筒形リング面または内部円筒形リング面の軸長をほぼ中心とする浅い深さのカウンタ圧力溝からなるカウンタ圧力凹部を含み、該カウンタ圧力溝は該外部円筒形リング面または該内部円筒形リング面の全周囲に亘って生成される。
【００２３】
本発明による流体クッションの封止リングは、カウンタ圧力凹部に開く較正された開口を含む。
【００２４】
本発明による流体クッション封止装置は、カウンタ圧力凹部の底部に窪みを提供された圧力分布凹部を介して該カウンタ圧力凹部に開く較正された開口を含む。
【００２５】
本発明による流体クッション封止装置は、カウンタ圧力凹部を受領する外部円筒形リング面または内部円筒形リング面の軸長をほぼ中心とする圧力分布溝からなる圧力分布凹部を含み、該圧力分布溝は該外部円筒形リング面または該内部円筒形リング面の全周囲に亘って生成される。
【００２６】
本発明による流体クッション封止装置は、その上にカウンタ圧力凹部が提供され、縁部板隙間内で終了する、外部円筒形リング面または内部円筒形リング面の２つの軸縁部の少なくとも１つを含む。
【００２７】
本発明による流体クッション封止装置は、一方では連続して穿孔されたリングに固定され、他方ではリング溝の内部またはリムと封止接触を設置する、リング封止唇部からなるリング封止手段を含む。
【００２８】
本発明による流体クッション封止装置は、連続して穿孔されたリングの軸端部の少なくとも１つの付近に提供された薄型軸部からなるリング封止手段を含み、該軸部はリング溝に封止固定され、連続して穿孔されたリングの直径が該溝の直径に対して増減できるように十分に可撓性である。
【００２９】
本発明による流体クッション封止装置は、可撓性材料からなり、リング溝がピストン内に提供される場合は該リングの直径を低減する傾向があり、またはリング溝がシリンダ内に提供される場合は該リングの直径を増加する傾向がある、少なくとも１つの周囲リングバネを含む、連続して穿孔されたリングを含む。
【００３０】
本発明による流体クッション封止装置は、圧力転送回路に由来するリング流体を、較正された開口を通って漏れる前に、リング溝がピストン内に提供される場合に内部円筒形リング面の可能な最大面積をスイープさせ、またはリング溝がシリンダ内に提供される場合に外部円筒形リング面の可能な最大面積をスイープさせる、リング流体分散手段を収容する圧力分布チャンバを含む。
【００３１】
本発明による流体クッション封止装置は、リング溝の底部に収容された分散板からなるリング流体分散手段を含み、該板の軸端部の少なくとも１つは、圧力転送回路に由来するリング流体をその軸端部の少なくとも１つを通って圧力分布チャンバの中に導かせる、少なくとも１つの横方向分散板開口または溝を提供される。
【００３２】
本発明による流体クッション封止装置は、連続して穿孔されたリングのリング溝の中への貫通を限定する、半径方向リング当接部を有するリング溝を含む。
【００３３】
リング溝がピストン内に提供される場合は、本発明による流体クッション封止装置は、シリンダに平行にピストンに固定された圧力吸気チューブからなる圧力転送回路を含み、該チューブの第１の端部は該ピストンの内部の中に入る一方で、該チューブの第２の端部はその中でピストンが長手方向に封止した並進運動で動くことができる圧力チャンバ・ボアホールを介して加圧流体源に連結された圧力チャンバに開く。
【００３４】
本発明による流体クッション封止装置は、少なくとも１つの半径方向圧力吸気管により圧力分布チャンバに連結された圧力吸気チューブを含む。
【００３５】
本発明による流体クッション封止装置は、リング流体が加圧流体源から圧力チャンバに進むことはできるが、該チャンバから該源に進むことはできない定比逆止弁により加圧流体源に連結された圧力チャンバを含む。
【００３６】
本発明による流体クッション封止装置は、リング溝がピストン内に提供される場合に内部リング円筒形リング面上に、またはリング溝がシリンダ内に提供される場合に外部円筒形リング面上に半径方向の力を加えるために、該溝に突き当たる拡張バネを収容するリング溝を含む。
【００３７】
本発明による流体クッション封止装置は、リング溝と連続して穿孔されたリングとの間の封止との接触により生み出す拡張バネを含む。
【００３８】
本発明による流体クッション封止装置は、流体分散開口および／または流体分散溝でリング流体分散手段を構成するように、少なくとも１つの該開口および／または少なくとも１つの該溝が提供された拡張バネを含む。
【００３９】
以下の説明により、非制限的な例として与えられたに過ぎない添付図面を参照して、本発明、その特徴、および獲得できる利点をより良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による流体クッション封止装置の概略断面図であり、リング封止手段はＯリングシールからなる。
【図２】本発明による流体クッション封止装置の概略断面図であり、リング溝は連続して穿孔されたリングの該溝の中への貫通を限定する半径方向リング当接部を有する一方で、該リングは可撓性材料からなり、周囲リングバネを含む。
【図３】本発明による流体クッション封止装置の概略断面図であり、リング溝はリング溝と連続して穿孔されたリングとの間の封止との接触により生み出す拡張バネを収容し、該バネはリング流体分散手段を構成するために、流体分散開口をさらに提供される。
【図４】本発明による流体クッション封止装置の三次元分解図であり、リング溝はリング溝と連続して穿孔されたリングとの間の封止との接触により生み出す拡張バネを収容し、該バネはリング流体分散手段を構成するために、流体分散開口をさらに提供される。
【図５】本発明による流体クッション封止装置の概略断面図であり、横方向分散板溝を提供された分散板は、リング溝の底部に収容される一方で、連続して穿孔されたリングに固定されたリング封止唇部はリング封止手段を構成し、連続して穿孔されたリングは縁部板隙間を備える。
【図６】本発明による流体クッション封止装置の三次元分解図であり、横方向分散板溝を提供された分散板は、リング溝の底部に収容される一方で、連続して穿孔されたリングに固定されたリング封止唇部はリング封止手段を構成し、連続して穿孔されたリングは縁部板隙間を備える。
【図７】本発明による流体クッション封止装置の概略断面図であり、リング溝は、リング流体分散手段を構成するために流体分散開口および流体分散溝を提供された拡張リングを収容する一方で、リング封止手段は連続して穿孔されたリングの軸端部の付近に提供された薄型軸部からなる。
【図８】本発明による流体クッション封止装置の三次元分解図であり、リング溝は、リング流体分散手段を構成するために流体分散開口および流体分散溝を提供された拡張リングを収容する一方で、リング封止手段は連続して穿孔されたリングの軸端部の付近に提供された薄型軸部からなる。
【図９】本発明による流体クッション封止装置の作動を示す概略断面図であり、リング封止手段はＯリングシールからなる。
【図１０】本発明による流体クッション封止装置の作動を示す概略断面図であり、リング封止手段はＯリングシールからなる。
【図１１】本発明による流体クッション封止装置がそのピストンに提供された、再生熱エンジンの一部を切り取った三次元図である。
【図１２】本発明による流体クッション封止装置がそのピストンに具備された、再生熱エンジンの一部の三次元分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１〜図１２は流体クッション封止装置１００（流体は空気または液体であることが可能である）、その構成要素の様々な細部、その変形、およびその付属品を示す。
【００４２】
本発明による流体クッション封止装置１００は、シリンダ１０２内でシリンダ１０２と同軸で長手方向の並進運動で動くことができるピストン１０１のために設計され、該ピストン１０１および該シリンダ１０２は封止されるチャンバ１０４を少なくとも１つのシリンダ頭部１０３で画定する。
【００４３】
図１〜図１２が示すように、本発明による流体クッション封止装置１００は少なくとも１つの連続して穿孔されたリング１０５を含み、連続して穿孔されたリング１０５は内部円筒形リング面１０６、外部円筒形リング面１０７、および２つの軸リング面１０８を備える。
【００４４】
連続して穿孔されたリング１０５は、ピストン１０１内またはシリンダ１０２内に提供された少なくとも１つのリング溝１０９内に収容される一方で、該リング１０５はシリンダ１０２から離れることができずにリング溝１０９内で半径方向に動くことができる。
【００４５】
リング溝１０９がシリンダ１０２内に提供される場合は、ピストン１０１はプランジャピストンであることに気付く。
【００４６】
リング溝１０９は、リング溝１０９がピストン１０１内に提供される場合はピストン１０１に軸方向に固定され、または該溝１０９がシリンダ１０２内に提供される場合はシリンダ１０２に軸方向に固定された、連続して穿孔されたリング１０５をすべての場合に直接または間接的に保持することが見られる。
【００４７】
特に図１〜図１０では、本発明による流体クッション封止装置１００は、リング溝１０９は転送回路１１４により加圧流体源１１２に連結された圧力分布チャンバ１１９を連続して穿孔されたリング１０５で画定するように、それぞれの軸リング面１０８とリング溝１０９との間に封止を生み出すリング封止手段１１０を含むことが見られる。
【００４８】
またリング封止手段１１０は、Ｏリングシール１３２、唇シール、複合シール、またはあらゆる他のシールもしくはそれ自体が材料もしくは形状にもかかわらず公知の封止セグメントからなることが可能であることにも気付くであろう。
【００４９】
またリング溝１０９に面する内部円筒形リング面１０６または外部円筒形リング面１０７は、非円筒形の回転対称形状であることが可能であるので、連続して穿孔されたリング１０５のあらゆる厚さの変化がその軸長に亘って可能であり、該リング１０５は恐らく艶出しもしくはスタンピングによって変形された単純な円形金属シート、あるいはあらゆる切断もしくは研磨ツール、または他の電気化学もしくは当業者に公知の他の生産方法を使用して回転によって生成された一部であることにも留意されたい。
【００５０】
図１〜図１０により、本発明による流体クッション封止装置１００は、連続して穿孔されたリング１０５をその半径厚さ内で通過する少なくとも１つの較正された開口１１１を含むことが見られる。開口１１１の第１の端部は内部円筒形リング面１０６上で開く一方で、該開口１１１の第２の端部は外部円筒形リング面１０７上で開くことに気付く。
【００５１】
図１〜図３、図５、図７、および図９〜図１１では、本発明による流体クッション封止装置１００は、少なくとも１つの加圧流体源１１２を含み、該流体源１１２から加圧リング流体１１３が出て、該流体源１１２の出口はリング流体１１３が、リング溝１０９がピストン１０１内に提供される場合は内部円筒形リング面１０６上に、または該リング溝１０９がシリンダ１０２内に生成された場合は外部円筒形リング面１０７上に圧力を加えるように、圧力転送回路１１４により圧力分布チャンバ１１９に連結されることもわかる。
【００５２】
リング流体１１３は気体または液体であることが等しく可能であり、リング流体１１３が受ける圧力は封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力より常に大きいことに気付く。上記の結果として、連続して穿孔されたリング１０５の直径は、該リング１０５の復元力に起因するリング流体１１３の圧力の作用下で増加するので、リング溝１０９がピストン１０１内に提供される場合は、外部円筒形リング面１０７はシリンダ１０２に近づく傾向があり、または連続して穿孔されたリング１０５の直径は、その復元力とリング流体１１３の圧力との組み合わせ効果に起因して低減するので、リング溝１０９がシリンダ１０２内に提供される場合は、内部円筒形リング面１０６はピストン１０１に近づく傾向がある。
【００５３】
また較正された開口１１１の直径は、加圧流体源１１２に由来するリング流体１１３の流量を考慮して、該リング流体１１３が、場合に応じて内部円筒形リング面１０６上または外部円筒形リング面１０７上に掛ける圧力が、封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力より常に大きいことを保つように計算されることにも気付く。
【００５４】
加圧流体源１１２はピストン、羽根、ネジ、もしくは遠心空気圧流体圧縮機１２０、または当業者に公知のあらゆる他の型の空気圧流体圧縮機、あるいはピストン、歯車、もしくは羽根型の油圧ポンプ、またはそれ自体が公知のあらゆる他の型の油圧ポンプであることが可能であることがわかる。空気圧流体圧縮機１２０は油圧ポンプであることが可能であり、それ自体が公知の蓄圧器と協働してもしなくてもよい。リング流体１１３が圧力分布チャンバ１１９の中に導入される前に、ある特定の大きさを超えるすべての粒子を該流体１１３から取り除くように、微細格子のリング流体フィルタ１３８を空気圧流体圧縮機１２０の上流または下流に装着できるにことに留意されたい。
【００５５】
図１〜図１０は、本発明による流体クッション封止装置１００が、圧力分布チャンバ１１９と反対側に配置された少なくとも１つの流体クッション運搬面１１６を備える、連続して穿孔されたリング１０５を含むことを示す。
【００５６】
流体クッション封止装置１００は、軸ブラインドカウンタ圧力凹部１１５を受領する外部円筒形リング面１０７の該凹部１１５によって占有されない面が流体クッション運搬面１１６を構成するように、リング溝１０６がピストン１０１内に提供される場合に、該リング面１０７上に窪みを提供された軸ブラインドカウンタ圧力凹部１１５を含む。
【００５７】
変形によれば、流体クッション封止装置１００は、軸ブラインドカウンタ圧力凹部１１５を受領する内部円筒形リング面１０６の該凹部１１５によって占有されない面が流体クッション運搬面１１６を構成するように、リング溝がシリンダ１０２内に提供される場合に、該内部円筒形リング面１０７上に窪みを提供された軸ブラインドカウンタ圧力凹部１１５を含むことができる。
【００５８】
カウンタ圧力凹部１１５の範囲は最小、すなわち較正された開口１１１の口の非ゼロに等しい半径から、最大、すなわち該凹部１１５を受領する外部円筒形リング面１０７または内部円筒形リング面１０６の半径より小さいと感知できる寸法までの、あらゆる寸法からなることが可能であることに気付く。ピストン１０１はリング溝１０９の付近に減圧溝もしくはスロット、またはあらゆる他の内部チャネルもしくは封止されるチャンバ１０４の該付近に連結するあらゆる型の面を備えるチャネルを備えることができることが特定される。
【００５９】
図１〜図１０に示された本発明による流体クッション封止装置１００の実施形態の変形では、カウンタ圧力凹部１１５は該凹部１１５を受領する外部円筒形リング面１０７または内部円筒形リング面１０６の軸長をほぼ中心とする、浅い深さのカウンタ圧力溝１１７からなることができ、該カウンタ圧力溝１１７は該外部円筒形リング面１０７または該内部円筒形リング面１０６の全周囲に亘って生成され、該カウンタ圧力溝１１７に隣接する環状面は各流体クッション運搬面１１６を構成する。
【００６０】
図３〜図１０に示された別の変形では、較正された開口１１１は、カウンタ圧力凹部１１５の底部に窪みを提供された圧力分布凹部１２５を介して該カウンタ圧力凹部１１５に入ることができる。
【００６１】
さらに図３〜図１０は、圧力分布凹部１２５が、カウンタ圧力凹部１１５を受領する外部円筒形リング面１０７または内部円筒形リング面１０６の軸長をほぼ中心とする、圧力分布溝１２６からなることができ、該圧力分布溝１２６は該外部円筒形リング面１０７または該内部円筒形リング面１０６の全周囲に亘って生成されることを示す。
【００６２】
加えて図５および図６は、カウンタ圧力凹部１１５を受領する外部円筒形リング面１０７または内部円筒形リング面１０６の２つの軸縁部の少なくとも１つが、縁部板隙間１１８で終了することができ、該縁部板隙間１１８により、圧力分布チャンバ１１９が含有するリング流体１１３の圧力が該縁部板隙間１１８に並置される流体クッション運搬面１１６上で局所により高い力を加えることができることを示す。
【００６３】
また図５および図６は、リング封止手段１１０が一方では連続して穿孔されたリング１０５に固定され、他方ではリング溝１０９の内部またはリムと封止接触を設置する、リング封止唇部１２１からなることができ、該封止唇部１２１は連続して穿孔されたリング１０５上に追加した片として装着できる、または該リング１０５と同じ材料の片から生成することができることも示す。別法としてリング封止唇部１２１は、一方ではリング溝１０９に固定されることが可能であり、他方では連続して穿孔されたリング１０５と封止接触を設置することができることに気付く。この場合、該唇部１２１をリング溝１０９上またはリング溝１０９のリム上に追加した片として装着することができ、または該唇部１２１を該溝１０９と同じ材料の片から作ることができる。
【００６４】
本発明による流体クッション封止装置１００の別の実施形態の変形が図７および図８に示されており、図７および図８によればリング封止手段１１０が連続して穿孔されたリング１０５の軸端部の少なくとも１つの付近に提供された薄型軸部１３９からなることができ、該軸部１３９はリング溝１０９に封止固定され、連続して穿孔されたリング１０５の直径が該溝１０９の直径に対して増減できるように十分に可撓性である。薄型軸部１３９は、該軸部１３９を構成する材料が、決してリング流体１１３の圧力効果に起因して、または該材料の疲労抵抗制限と適応しない反復された応力に起因して撓む危険を冒さないように設計されることに気付く。
【００６５】
図２に関しては、図２は、連続して穿孔されたリング１０５は可撓性材料からなることができ、リング溝１０６がピストン１０１内に生成される場合は該リング１０５の直径を低減する傾向があり、またはリング溝１０６がシリンダ１０２内に生成される場合は該リング１０５の直径を増加させる傾向がある、少なくとも１つの周囲リングバネ１２３を含むことができることを示す。該可撓性材料は、耐摩耗または耐摩擦粒子の充填剤を有しても有さなくてもよいエラストマーまたは高分子であることが可能である一方で、周囲リングバネ１２３は該材料に含まれるか、または溝、筐体、もしくは当接部を用いて該材料の面上に保持されることが可能であることに気付く。周囲リングバネ１２３は、螺旋状弁ロッド封止バネであることが可能であるか、スリット装置であることが可能であるか、または所望の機能を実現できるあらゆる他の型であることが可能である。
【００６６】
図３〜図８から、圧力分布チャンバ１１９は、較正された開口１１１を通って漏れる前に、圧力転送回路１１４に由来するリング流体１１３に、リング溝１０６がピストン１０１内に提供される場合に内部円筒形リング面１０６の可能な最大面積をスイープさせ、またはリング溝１０６がシリンダ１０２内に提供される場合に外部円筒形リング面１０７の可能な最大面積をスイープさせる、リング流体分散手段１２４を収容できることが理解される。この配置により、リング流体１１３は連続して穿孔されたリング１０５を冷却でき、連続して穿孔されたリング１０５はその熱の一部を流体１１３に移行させる。
【００６７】
本発明による流体クッション封止装置１００の図５および図６に示された別の変形は、流体分散手段１２４がリング溝１０６の底部に収容された分散板１３６からなることが可能であることにあり、該板１３６の該軸端部の少なくとも１つは、圧力転送回路１１４に由来するリング流体１１３をその軸端部の少なくとも１つにより圧力分布チャンバ１１９の中に流入させる、少なくとも１つの横方向分散板開口または溝１３７を提供される。
【００６８】
図２では、リング溝１０９は、連続して穿孔されたリング１０５の該溝１０９の中への貫通を限定する、半径方向リング当接部１２７を有することができることもわかり、該当接部１２７は、非限定的方法で、恐らくリング溝１０９の底部を構成する円筒面、または該溝１０９の底部に配置された少なくとも１つの円形縁部もしくは隆起部、または該溝１０９の２つの縁部の少なくとも１つに提供された少なくとも１つの面取り部もしくはリムである。
【００６９】
さらに図１１および図１２は、リング溝１０９がピストン１０１内に提供される場合は、圧力転送回路１１４はシリンダ１０２に平行にピストン１０１に固定された圧力吸気チューブ１２８からなることが可能であることを示し、該チューブ１２８の第１の端部は該ピストン１０１の内部に入る一方で、該チューブ１２８の第２の端部は長手方向に封止した並進運動で動くことができる圧力チャンバ・ボアホール１３０を介して、加圧流体源１１２に連結された圧力チャンバ１２９に入る。圧力チャンバ・ボアホール１３０内を並進運動で動く圧力吸気チューブ１２８の第２の端部は、封止を生み出すために該ボアホール１３０内で摺動する封止を備えることができることに気付く。別法として圧力チャンバ・ボアホール１３０は、封止を生み出すために圧力吸気チューブ１２８の該第２の端部を中心に摺動する封止を備えることができる。
【００７０】
図１１は、圧力吸気チューブ１２８を少なくとも１つの半径方向圧力吸気チューブ１３１により圧力分布チャンバ１１９に連結でき、半径方向圧力吸気チューブ１３１は、ピストン１０１の集合体内に作り出すことができる、または例えば封止ガスケットおよび／もしくは拡張継手を備えても備えなくてもよい板状チューブによりピストン１０１に加えることができることを示す。
【００７１】
また圧力分布チャンバ１２９を、リング流体１１３が加圧流体源１１２から該チャンバ１２９に進むことはできるが、該チャンバ１２９から該源１１２に進むことはできない定比逆止弁を介して、加圧流体源１１２に連結することができることにも気付くであろう。この特定の構成により、ピストン１０１がその上死点の付近にあるときに圧力分布チャンバ１１９に広がる圧力を増加させるために、圧力吸気チューブ１２８の第２の端部の往復運動が生じる圧力チャンバ１２９の体積の変化を使用することが可能になる。
【００７２】
本発明による流体クッション封止装置１００の別の実施形態の変形では、図３、図４、図７、図８、および図１２は、リング溝１０９が、該リング溝１０６がピストン１０１内に提供される場合に内部円筒形リング面１０６上に、または該リング溝１０６がシリンダ１０２内に提供される場合に外部円筒形リング面１０７上に半径方向の力を加えるために、該溝１０９に突き当たる拡張バネ１３３を収容できることを示し、該バネ１３３は恐らくコイルバネ、板バネ、波形バネ、または当業者に公知の型のバネである。
【００７３】
特に図３、図４、図７、および図８では、拡張バネ１３３はリング溝１０９と連続して穿孔されたリング１０５との間の封止と接触することによって生じることができることに気付く。
【００７４】
また該図面は、流体分散開口１３４および／または流体分散溝１３５でリング流体分散手段１２４を形成するように、少なくとも１つの該開口１３４および／または少なくとも１つの該溝１３５を拡張バネ１３３に提供することができることも示す。
【００７５】
発明の作用
本発明による流体クッション封止装置１００の作用は、特にＯリングシール１３２からなるリング封止手段１１０を示す図９および図１０を考慮して理解できる。
【００７６】
図９および図１０に示された封止装置１００の非限定的実施形態の例によれば、リング溝１０９はシリンダ１０２内ではなくピストン１０１内に提供される。その結果として、圧力分布チャンバ１１９は内部円筒形リング面の側面１０６上に配置される。
【００７７】
該図９および図１０では、円に囲まれた記号「＋」および「−」が追加されていることに気づく。これは一方では圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力と、他方では圧力分布溝１２６、カウンタ圧力溝１１７、および封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力との間の差を示す。
【００７８】
封止されるチャンバ１０４内に広がる最高圧力は２０バールである一方で、加圧流体源１１２はその最高圧力が４０バールであるリング流体１１３の流れを生成すると想定される。
【００７９】
図９は、加圧流体源１１２がまさにリング流体１１３を送達し始め、圧力分布チャンバ１１９がまさに圧力を増加し始めたときの本発明による流体クッション封止装置１００を示す。この段階では封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力は、まだ１絶対バールに過ぎないと想定される。
【００８０】
圧力分布チャンバ１１９が特にＯリング１３２を用いて封止されると、リング流体１１３は該チャンバ１１９から較正された開口１１１以外を通って漏れる出口はないことが見られる。図９に描かれた本発明による流体クッション封止装置１００の作動段階では、加圧流体源１１２に由来するリング流体１１３の全開流量はまだ確立されていないので、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力は１０バールに過ぎない。
【００８１】
加圧流体源１１２によってまだ４０バールの圧力が発生されていないという事実にもかかわらず、連続して穿孔されたリング１０５が、較正された開口１１１を通ってリング流体１１３が漏れているにもかかわらず拡大し始めるのは、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力が、圧力分布溝１２６、カウンタ圧力溝１１７、および封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力より高いからである。
【００８２】
連続して穿孔されたリング１０５の拡大は、破線矢印によって表されている。較正された開口１１１を通って漏れるリング流体１１３の流れは、圧力分布溝１２６、カウンタ圧力溝１１７、およびピストン１０１とシリンダ１０２との間に残った隙間によって形成された割れ目のそれぞれを介して、封止されるチャンバ１０４と合流する。
【００８３】
また較正された開口１１１の断面積および加圧流体源１１２によって生成されたリング流体１１３の流れは、リング流体１１３が較正された開口１１１を通って漏れるにもかかわらず、圧力分布チャンバ１１９内で４０バールの圧力を（その圧力が実際に該源１１２によって発生された際に）維持できるように計算されることにも気付くであろう。このことは、連続して穿孔されたリング１０５の拡張を制限する障害がない場合は、連続して穿孔されたリング１０５は加圧流体源１１２からリング流体１１３の流れを十分に受領するので、完全に封止された場合に拡張するはずであるのと同じだけ、すなわち較正された開口１１１を有さなかった場合に拡張するはずであるのと同じだけ拡張すると言うのと同じことである。
【００８４】
連続して穿孔されたリング１０５の半径厚さについては、（該リング１０５を構成する材料の弾性を考慮して）４０バールの圧力が内部円筒形リング面１０６に加えられる際に、連続して穿孔されたリング１０５の外径が少なくともシリンダ１０２の内径に等しく、またそれ以上でさえあるように計算される。
【００８５】
圧力分布チャンバ１１９内で圧力が次第に上昇するとともに、連続して穿孔されたリング１０５の直径は、流体クッション運搬面１１６がシリンダ１０２の壁からわずかに離れるまで増加する。これは図１０に表されているものである。
【００８６】
本発明による流体クッション封止装置１００のこの作動段階で、かなりの圧力損失が流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間に生じ、該損失はリング流体１１３の通過を妨害する。その結果として圧力分布溝１２６およびカウンタ圧力溝１１７内に広がる圧力は、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力に近い点まで増加する。このことから、結果的に該チャンバ１１９内に広がる圧力は、流体クッション運搬面１１６を除いて連続して穿孔されたリング１０５に半径方向の力をもはや加えない。これに続いて、拡張に抵抗するバネの特性によりこれに付与される弾性に起因して、連続して穿孔されたリング１０５は後退し、これは一方では流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間の負荷損を低減する効果を有し、他方では圧力分布溝１２６およびカウンタ圧力溝１１７内に広がる圧力を下げる効果を有し、これにより再度連続して穿孔されたリング１０５を拡張させる。
【００８７】
見てわかるように、連続して穿孔されたリング１０５の剛性からもたらされる収縮力は、一方では連続して穿孔されたリング１０５の拡張を妨害し、他方では流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間に負荷損を生成し、連続して穿孔されたリング１０５が比較的不安定な状態になる。実際に該リング１０５の直径が増加すると、直径の該増加を導く条件が消える一方で、該リング１０５の直径が低減すると、該増加を導く条件が再度すべて現れる。
【００８８】
このことから、結果的に流体クッション運搬面１１６は、シリンダ１０２からわずかに離れた比較的安定した中間位置を見つけざるを得なくなる。該距離は、ピストン１０１とシリンダ１０２との間の最初の隙間に、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力に、連続して穿孔されたリング１０５の剛性に、およびリング流体１１３の圧力に曝される内部円筒形リング面１０６の全軸長に対する流体クッション運搬面１１６の全軸長に起因する。また該距離はカウンタ圧力溝１１７の深さにも起因し、カウンタ圧力溝１１７の深さ自体は追加の負荷損を表す。
【００８９】
ここで考慮した作動例によれば、一旦４０バールの圧力が圧力分布チャンバ１１９内に確立されると、流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間の距離は、約数ミクロン、または約１ミクロン、または１ミクロンに満たないことさえある。常にカウンタ圧力凹部１１５から封止されるチャンバ１０４に向かって進み、反対方向に進まないリング流体１１３の流れと組み合わせて、ピストン１０１とシリンダ１０２との間に生成する非常に緊密な封止はこの短い距離である。
【００９０】
本発明による流体クッション封止装置１００の特定の作動を考慮すると、連続して穿孔されたリング１０５は自然にシリンダ１０２の中心になり、該シリンダ１０２の円形または円筒形のあらゆる欠陥に順応する傾向があることが見られる。実際に連続して穿孔されたリング１０５の位置は、まず連続して穿孔されたリング１０５の剛性によって与えられた該リング１０５の総合収縮力と、次に連続して穿孔されたリング１０５の周辺および軸長の各点に加えられた局所の半径方向の力との間の均衡から生じ、該力は流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間の空気力学の相互作用から生じる。
【００９１】
また本発明による流体クッション封止装置１００の設計は、各応用に適合する多数の可能性が残されていることにも気付く。例えばそれ以外のすべてが同じであれば、較正された開口１１１の断面により、流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間に残った距離を調節することができ、該距離を連続して穿孔されたリング１０５の剛性によって、特にその厚さに依存して調節することもできる。
【００９２】
加圧流体源１１２によって発生された圧力は、封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力より常に大きいことが不可欠であるとまさに説明した作動から、容易に結論付けられる。これは、（十分に長い時間規模に亘って）加圧流体源１１２によって発生された圧力を封止されるチャンバ１０４内に起こる最高圧力に適応させる可能性を除外しない。しかし圧力チャンバ１２９が定比逆止弁を有する場合は、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力は、封止されるチャンバ１０４内に広がる圧力のように短い時間規模に亘って変化することができることに気付く。例えば本発明による流体クッション封止装置１００を使用する適用が空気圧縮機である場合は、この戦略を保持することができる。
【００９３】
したがって本発明による流体クッション封止装置１００は、ピストンのための従来の封止装置に利用できない新しい可能性を利用できることがわかる。
【００９４】
特に体積ピストン機を用いて再生エンジンを設計することが可能になり、体積ピストン機の一般原則および機構は、圧縮機および遠心タービンを用いて通常実行されるブレイトンサイクルの再生エンジンに類似している。また該再生エンジンは、その実施形態に関して、ならびにエンジンが生産可能で効率的であるようにエンジンを使用する革新の両方に関して、圧縮機および遠心タービンを有するエンジンとは著しく異なることにも気付くであろう。このようなピストン再生エンジンは、シリンダ１０２およびピストン１０１の作動温度が約１０００℃以上であることを必要とする。このような温度では、セグメントであってもリングであっても油によるいかなる潤滑の使用も除外される。さらに該シリンダ１０２および該ピストン１０１を生成するために使用される材料は何であっても（例えばアルミナ系セラミック、ジルコニア、もしくは炭化ケイ素、またはあらゆる他の材料）、このような温度で該シリンダ１０２と封止セグメントもしくはガスケットとの間のあらゆる接触は不可能である。
【００９５】
しかし本発明による流体クッション封止装置１００は、このような作動条件に適合する。実際に連続して穿孔されたリング１０５がシリンダ１０２と決して接触することがないのは、該リング１０５はリング流体１１３の薄膜によりシリンダ１０２から分離されるからであり、リング流体１１３は、非限定的例として大気を作るその空気であることが可能である。さらに連続して穿孔されたリング１０５はリング流体１１３の流れにより絶えず冷却され、リング流体１１３は該リング１０５を通過し、内部円筒形リング面１０６および外部円筒形リング面１０７をスイープする。これに関して、この冷却を支援するために圧力分布チャンバ１１９は図３〜図８に示された手段のようなリング流体分散手段１２４を収容できることを思い起こさなければならない。該冷却により、特に所望の機械抵抗を有する鋼鉄から作成された連続して穿孔されたリング１０５を、数百℃に過ぎない該鋼鉄の焼き戻し温度を超えることなく使用することが可能になる。１０００℃を超えて加熱されたセラミックから作成されたシリンダ１０２内で、数百℃に加熱された鋼鉄から作成された連続して穿孔されたリング１０５を使用することにより、さらに該リング１０５と該シリンダ１０２との間の作動隙間を良好な条件下で制御することが可能になり、これは計算により容易に実証される。このことは、鋼鉄を酸化から守る保護層と該鋼鉄で被覆するか否かにかかわらず、特にセラミックの拡大係数より高い鋼鉄の拡大係数に起因する。
【００９６】
また連続して穿孔されたリング１０５の冷却は、当然の結果としてリング流体１１３の局部加熱を有し、これにより該流体１１３の体積を増加させることができることにも気付く。これは有利なことに、加圧流体源１１２によって生成されたリング流体１１３の流れを低減させることができる一方で、同時に本発明による拡張可能な連続した流体クッション封止装置１００が所望の条件下で作動できる。またリング流体１１３を圧力チャンバ１２９の中に導入する前に、リング流体１１３の温度を規制することができ、これにより連続して穿孔されたリング１０５の作動温度を、ひいては該リング１０５と該シリンダ１０２との間の作動隙間を規制することができることにも気付く。
【００９７】
また流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間を流れるリング流体１１３の流れは、シリンダ１０２の連続洗浄を確保することも見られる。したがって固体粒子およびあらゆる型の残留物はシリンダ１０２に付着できない。加えて封止されるチャンバ１０４に由来する粒子が流体クッション運搬面１１６とシリンダ１０２との間を通ることができないのは、該チャンバ１０４内の気体の圧力が、圧力分布チャンバ１１９内に広がる圧力より低いからである。また流体クッション運搬面１１６の最適作動を保証するために、リング流体１１３が圧力分布チャンバ１１９の中に導入される前に、粒子の直径が例えば１ミクロンを超えるあらゆる粒子を該流体１１３から取り除く、リング流体フィルタ１３８を提供することが可能であることにも気付くであろう。
【００９８】
まさに述べられたことの結果として、本発明による流体クッション封止装置１００は、特に高収率再生熱エンジンを生成することができ、高温に曝される該熱エンジンのシリンダ１０２は図１１および図１２に示されている。該図面では、該熱エンジンは、特に機械式伝達手段１８により出力シャフト１７に連結された２つのシリンダ頭部１０３およびピストン１０１を備えることが見られる。ピストン１０１、シリンダ１０２、およびシリンダ頭部１０３は、封止される２つのチャンバ１０４を画定し、該チャンバ１０４はそれぞれ吸気絞り弁２４により高温気体吸気管１９と、または排気弁３１により低温気体排気管２６のいずれかと接続して置くことができる。
【００９９】
図１１および図１２では、シリンダ１０２に平行に配向され、ピストン１０１に固定された圧力吸気チューブ１２８が存在し、該チューブ１２８の第１の端部はピストン１０１の内部と入る一方で、該チューブ１２８の第２の端部は、その中で長手方向に封止した並進運動で動くことができる圧力チャンバ・ボアホール１３０を介して、圧力転送回路１１４により加圧流体源１１２に連結された圧力チャンバ１２９の中に入ることに気づく。また特に図１１では、圧力吸気チューブ１２８は、ピストン１０１に加えられた半径方向圧力吸気管１３１により圧力分布チャンバ１１９に連結されることも見られる。
【０１００】
本発明による流体クッション封止装置１００の可能性は、説明されただけの用途に限定されず、さらに上の説明が一例として与えられたに過ぎず、あらゆる説明される実行の詳細を他の等価物に交換することによって超えるはずがない該発明の範囲を決して限定しないことを理解しなければならない。
【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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【国際調査報告】
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