JP2003240129A - シール - Google Patents
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- JP2003240129A JP2003240129A JP2003025985A JP2003025985A JP2003240129A JP 2003240129 A JP2003240129 A JP 2003240129A JP 2003025985 A JP2003025985 A JP 2003025985A JP 2003025985 A JP2003025985 A JP 2003025985A JP 2003240129 A JP2003240129 A JP 2003240129A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
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-
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- F16J15/002—Sealings comprising at least two sealings in succession
- F16J15/008—Sealings comprising at least two sealings in succession with provision to put out of action at least one sealing; One sealing sealing only on standstill; Emergency or servicing sealings
Abstract
するためのガスシールに関し、該構成要素が静止してい
る場合に漏れを防ぐこと。 【解決手段】構成要素が静止している場合に、該構成要
素間を密封する静止シールが設けられている。この静止
シールは、前記構成要素の一方に対して密封されて取り
付けられ、前記構成要素が他方の構成要素に対して静止
している場合、他方の構成要素と密封係合するように変
位可能なシールエレメントを有する。
Description
り詳細には、本発明は、ガスシールの改良に関する。
方に設けられ、それによってシール面の一方が他方に対
して回転する際に、生成ガスのクッションの圧力がシー
ル面の間で高まり、シール面の間を潤滑しかつシール面
の間のシールを形成する形式のガスシールが開示されて
いる(例えば特許文献1、2参照)。これらの特許文献の
開示を参照して、本発明に取り入れる。上記のようなシ
ールでは、回転していないとき、シール面の間の係合に
よって固定シールがもたらされる。溝のついたシール面
は、通常、他方のシール面と係合する周方向に連続する
ダム構造を有するが、それでもこの形式のガスシールは
静止状態において漏れを生じることがある。例えば圧送
機である高圧用途で使用する場合には、ガスシールを横
切ってガスが漏れる際に、ガスが膨張して冷却され、そ
れによってガスが液化することさえある。ガスシール内
に液化ガスが存在することによって、運動状態における
ガスシールの有効な作用が損なわれる。この問題に対処
するために、これまで、補助圧縮装置が使用され、暖か
いガスをガスシールを介して通じさせてきている。静止
状態における漏れに関するさらなる問題は、漏れたガス
が大気中に放出され、又はフレアされなければならず、
これが結果として環境に悪影響をもたらすということに
ある。
を防ぐことができる改良されたガスシールの提供を課題
とする。
ば、相対的に回転可能な一対の構成要素の間のシール、
密封をもたらすためのガスシールであって、回転するよ
うに、構成要素の一方に対して固定され、密封されて取
り付けられている第一シール面部材及び、回転するよう
に、他方の構成要素に対して固定され、密封されて取り
付けられている第二シール面部材であって、ばね部材に
より他方に対して付勢されている第一及び第二シール面
部材と、一方のシール面部材が他方に対して回転する
と、ばね部材によって適用される負荷に対抗する流体力
学的な力を生じるように第一及び第二シール面部材の一
方に設けられている溝と、相対的に回転可能な構成要素
の間で作用する静止シールであって、構成要素の一方を
密封するように取り付けられ、一方の構成要素が他方に
対して静止している場合に他方の構成要素と密封係合す
るように変位可能なシールエレメントからなる静止シー
ルと、を含むガスシールが提供される。
回転すると、静止シールが引っ込み、ガスシールによっ
て、従来のやり方で、構成要素間が密封される。しかし
ながら構成要素が他方に対して静止すると、静止シール
が他方の構成要素と密封係合するように移動し、それに
よって構成要素間の固定シールがもたらされる。さらに
ガスシールを横切る圧力は等しくなり、それによってプ
ロセスガスの漏れ及び冷却を防ぐことができる。
は、回転する構成要素と同軸のハウジング内に滑動可能
に取り付けられている環状ピストンを含み、この環状ピ
ストンは、他方の構成要素に対して回転するように取り
付けられている構成要素の半径方向に延伸する面と密封
係合するように軸方向に変位可能である。このピストン
は、油圧手段、空気圧手段又は電気的手段により、引っ
込んだ位置と係合する位置との間で移動可能である。
みを目的として、添付の図面を参照して説明する。
用のシールアセンブリ10を図解するものであり、シール
アセンブリ10は、圧縮機チャンバー14及びシャフト軸受
16の間を密封する。
のハウジング18によって画定されているボア内に取り付
けられている。スリーブ部材20が、シャフト12とともに
回転するように固定され、かつシールエレメント22及び
24によってシャフト12に対して密封されている。フラン
ジ構造26が、圧縮機チャンバー14に隣接するスリーブ部
材20の端部で、スリーブ部材20の半径方向外側に延伸し
ている。
14から離れた側のフランジ構造26の面に、フランジ構造
とともに回転するように取り付けられている。第一シー
ル面部材は、シールエレメント32によってフランジ構造
26に対して密封されている。環状部材34が、スリーブ部
材20の半径方向外側に取り付けられ、環状部材34は、第
一シール面部材30と接し、軸方向の位置を決める。
ウジング18に固定されている環状部材40との間で滑動す
るように配置されている支持リング38に取り付けられて
いる。支持リング38は、シールエレメント42によって環
状部材40に対して、及びシールエレメント44によって第
二シール面部材36に対して密封されている。環状に隔置
されている複数の圧縮ばね46が、環状部材40と支持リン
グ38の間で作用し、第二シール面部材36を第一シール面
部材30の方へ付勢する。
面50の外側領域に設けられ、それによってシャフト12が
回転すると、プロセスガスが第一シール面部材30のシー
ル面50と第二シール面部材36のシール面52の間でポンピ
ングされ、圧縮ばね46によって適用される負荷と対抗す
る負荷を発生し、シール面を潤滑するとともに密封をも
たらすガスクッションが生成される。
20の間で機能し、双方の間でトルクを伝達する。第三シ
ール面部材62が、第一シール面部材30と同様のやり方
で、圧縮機チャンバー14から離れた側の環状部材34の端
部に形成されているフランジ構造64に取り付けられてい
る。第四シール面部材66が、第二シール面部材36と同様
のやり方で取り付けられ、ハウジング18に固定されてい
る環状部材68に対して密封されている。第四シール面部
材66は、角度をもって又は周方向に隔置されている複数
の圧縮ばね70によって、第三シール面部材62の方に付勢
されている。したがって、第一及び第二シール面部材
と、第三及び第四シール面部材は、互いに軸方向に隔置
されている一対のガスシールアセンブリを構成し、互い
の間にシールチャンバー72を画定する。シールチャンバ
ー72からの通路74によって、第一ガスシールアセンブリ
30/36を介して漏れた生成ガスをシールチャンバー72か
ら取り除くことができ、この漏れたガスは大気中に放出
され、又はフレアされ、あるいは還流され、すなわち圧
縮機を駆動する燃料ガスと混合される。
ールアセンブリ62/66の装置外側よりに設けられ、軸受1
6からの潤滑剤がガスシールアセンブリ62/66に達するこ
とを防ぐ。代替的には、カーボン製リング状接触シール
をこの位置で使用することができる。
30と圧縮機チャンバー14の間で、環状部材82に取り付け
られ、環状部材82は、ハウジング18に固定され、シール
エレメント84及び86によってハウジングに対して密封さ
れている。環状部材82は、シャフト12と同軸に延伸し、
圧縮機チャンバー14から離れて環状部材82の半径方向の
面に開口する閉じた環状シリンダー90を画定する。環状
ピストン92が、環状シリンダー90内に配置され、この環
状ピストン92は、シールエレメント94及び96によって、
シリンダー90の内側壁及び外側壁に対して密封されてい
る。また環状シールエレメント98がピストン92の外側端
部に設けられている。
の又は加圧されたガス源に接続され、それによってシリ
ンダー90の軸方向外側へピストンを押し付ける圧力がピ
ストン92に適用され、シールエレメント98が、圧縮機チ
ャンバー14に隣接する側のフランジ構造26の表面と密封
係合するように押し付けられ、それによって圧縮機チャ
ンバー14からガスシールアセンブリ30/36を分離するこ
とができる。
圧縮機チャンバー14の両側に設けられている。加圧され
たガスが、選択的に、電子制御切替弁116により、アキ
ュムレーター110から管路112を介してシリンダー90に供
給され、又は管路114を介してシリンダー90から放出さ
れる。電子制御切替弁116は、シャフト12が回転してい
るときに、アキュムレーター110にシリンダー90を接続
することを防ぐ電子制御インターロックを有する。アキ
ュムレーター110は、圧縮機の放出側からのプロセスガ
スを、管路118及び逆止め弁120を介して充填される。
12が回転している通常の動作中では、シリンダー90に圧
力は適用されず、その結果、ピストン92の自由端に作用
する生成ガスの圧力はピストン92をフランジ構造26から
離れるように押し付け、それによってシールエレメント
93はフランジ26の回転面から離れる。ガスシールアセン
ブリ30/36及び62/66は、従来のやり方で、密封するよう
に動作し、ガスシールアセンブリ30/36を横切る如何な
るガスの漏れも通路74を介してチャンバー72から取り除
かれる。
た流体がピストン92に適用されて、ピストンはフランジ
構造26の隣接する面と係合するように押し付けられ、そ
れによってガスシールアセンブリ30/36は圧縮機チャン
バー14の生成ガスから分離される。さらにピストン92及
びガスシールアセンブリ30/36の間のガスは、通路102を
介して放出され、ガスシール30/36を横切る圧力差は取
り除かれ、それによってガスシール30/36を横切る如何
なる漏れ及び、膨張による生成ガスの冷却を防ぐことが
できる。
スシールアセンブリ30/36の間にあるチャンバが通路102
を介して、最初に再加圧される。さらにシリンダー90内
の流体圧力が放出され、それによって圧縮機チャンバー
14のプロセスガスの圧力下でピストンが引っ込められ、
さらに圧縮機が通常の方法で始動可能となり、したがっ
てシールエレメント98の磨耗を防ぐことができる。
44、84、86、94、96及び98は、エラストマー製のO-リ
ングとして図示されている。しかしながら特にピストン
92のシール94、96、98として、例えばばね付勢ポリマー
シールである他の形態のシールエレメントも利用するこ
とができる。
て静止シールを制御したが、圧縮機による加圧源からの
代替的な貯蔵ガスを利用することができる。代替的に
は、加圧された作動油を利用することができる。
作位置の間のピストン92の移動を、例えば電気的ソレノ
イドである電磁手段によって制御することができる。電
力を供給された場合にソレノイドが、ピストン92を引っ
込んだ位置に保持し、ピストン92が動作位置に付勢さ
れ、それによって圧縮機が停止した場合に、ピストン92
がフランジ26と係合して密封、シールを形成するよう移
動するように、ソレノイドが電力の供給を停止されるこ
とが好ましい。
することにより開示したが、本発明は単一ガスシールに
おいても同様に利用することができる。さらに静止シー
ルを内側ではなく、シールの装置外側よりに設けること
ができ、ガスシールと静止シールの間に形成されるチャ
ンバーを加圧して、ガスシールを横切る圧力の釣り合い
を取り、ガスシールを横切る漏れを防ぐこともできる。
位置にある状態を説明する図である。
ガス圧縮機を説明する図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 相対的に回転可能な一対の構成要素を密
封するガスシールであって、 回転するように、前記構成要素の一方に対して固定さ
れ、密封されて取り付けられている第一シール面部材及
び、回転するように、前記構成要素の他方に対して固定
され、密封されて取り付けられている第二シール面部材
であって、ばね手段によって互いの方へ付勢されている
第一シール面部材及び第二シール面部材と、 前記シール面部材の一方が前記シール面部材の他方に対
して回転すると、前記ばね手段によって適用される負荷
に対抗する流体力学的な力を生じるように前記第一シー
ル面部材及び第二シール面部材の一方に設けられている
溝と、 相対的に回転可能な前記構成要素の間で作用する静止シ
ールであって、前記構成要素の一方を密封するように取
り付けられ、前記構成要素の一方が前記構成要素の他方
に対して静止している場合に、前記構成要素の他方と密
封係合するように変位可能なシールエレメントからなる
静止シールと、を含むガスシール。 - 【請求項2】 前記静止シールが、シールアセンブリの
固定構成要素によって画定されているシリンダー内に滑
動可能に取り付けられている環状ピストンを含み、この
環状ピストンが、回転構成要素とともに回転するように
取り付けられている構成要素の半径方向に延伸する面と
密封係合するように変位可能である請求項1記載のガス
シール。 - 【請求項3】 シールエレメントが、前記環状ピストン
の面に設けられ、前記回転構成要素とともに回転するよ
うに取り付けられている前記構成要素の半径方向に延伸
する面と係合する請求項2記載のガスシール。 - 【請求項4】 前記半径方向に延伸する面が、前記回転
構成要素に関連するシール面部材のための支持体によっ
て画定されている請求項2又は3記載のガスシール。 - 【請求項5】 前記ガスシールの装置内側よりに静止シ
ールが設けられ、この静止シールが前記構成要素の他方
と密封係合した場合に、該静止シールと前記ガスシール
の間の空間を通気するための手段が設けられている請求
項1〜4のいずれか1項記載のガスシール。 - 【請求項6】 前記静止シールが、前記ガスシールの装
置外側よりに配置され、前記静止シールが前記構成要素
の他方と密封係合した場合に、前記ガスシール及び前記
静止シールの間の空間に加圧されたガスを供給するため
の手段が設けられている請求項1〜4のいずれか1項記
載のガスシール。 - 【請求項7】 前記ガスシールの配置が、加圧されたガ
ス又は作動油によって制御され、このガス又は作動油の
前記静止シールへの供給及び、このガス又は作動油の前
記静止シールからの放出が、電子制御切替弁によって制
御される請求項1〜6のいずれか1項記載のガスシー
ル。 - 【請求項8】 前記構成要素が前記構成要素の他方に対
して回転する場合、前記静止シールに加圧されたガス又
は作動油を供給しないように電子制御インターロックが
設けられている請求項7記載のガスシール。 - 【請求項9】 前記静止シールの配置が電磁手段によっ
て制御される請求項1〜6のいずれか1項記載のガスシ
ール。 - 【請求項10】 実質上、添付の図面1〜3を参照して
開示され、及び添付の図面1〜3に示されるガスシー
ル。
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