JP2013540961A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

変形可能なリングサポート（２）を備え、ならびに無端の第１密封リング（３ａ）および第２密封リング（３ｂ）を備えた、ピストンコンプレッサのための密封装置（１）であって、前記リングサポート（２）はその円周方向に対して垂直に延びている長手軸（Ｌ）を有し、前記リングサポート（２）はその円周方向に遊びを有する間隙（２ｉ）を有し、前記密封リング（３ａ、３ｂ）はそれぞれ、その円周方向に対して垂直に延びた長手軸（３ｃ、３ｄ）を有し、前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、外側から前記リングサポート（２）によって包囲されるように配置されており、前記２つの密封リング（３ａ、３ｂ）は前記長手軸（Ｌ）の範囲の方向に隣り合って配置されており、前記リングサポート（２）ならびに前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、前記第１密封リング（３ａ）が片側において前記リングサポート（２）の第１側壁（２ｄ）と接触して、前記リングサポート（２）に向かう第１間隙（Ｓ１）を、前記第１密封リング（３ａ）の長手軸（３ｃ）に対して反対の側に形成するように相互適合的に設計されており、前記第２密封リング（３ｂ）は鏡像対称的に片側において前記リングサポート（２）の第２側壁（２ｌ）と接触し、前記リングサポート（２）に向かう第２間隙（Ｓ２）を、前記第２密封リング（３ｂ）の前記長手軸（３ｄ）に対して反対側に形成し、前記第１および第２側壁（２ｄ、２ｌ）は前記長手軸（Ｌ）に対して対向的に配置されており、これにより、前記リングサポート（２）が、いずれの場合にも、前記第１および第２側壁（２ｄ、２ｌ）のそれぞれを介して各々の予負荷力（５ａ、５ｂ）を前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）にそれぞれ加えることができ、前記予負荷力（５ａ、５ｂ）は対向的に延びる、密封装置（１）。

Description

本発明は、ピストンコンプレッサ用の密封装置に関する。

振動様式で可動的に支持されているクロスヘッドタイプのピストンコンプレッサのピストンロッドを、ドライランニングタイプまたは潤滑タイプの摩擦密封要素の補助によって密封する方法が公知である。ピストンロッドに沿った密封は、一般に単一部品型または複数部品型の密封要素を直列接続させた構造の、所謂「パッキン」を介して行われる。

密封装置を有するパッキンの多様な応用形はおおまかに、単一部品型密封リングを有する密封装置と、複数部品型密封リングを有する密封装置とに分類できる。
国際公開公報ＷＯ９７／００３９７号は、３つのセグメントを備えた複数部品型の密封リングを開示している。これらのセグメントは作動中に摩耗するが、密封リングがセグメント化されているため、摩耗しても、セグメントの自己調整によって、ピストンロッドにかかるセグメントの接触圧、したがって密封効果を所定の摩耗限度にまで維持することができる。そのため、このような複数部品型の密封リングは摩耗補正を有し、つまり摩耗に応じてセグメントが自動的に変位できるようになっている。

国際公開公報ＷＯ９７／００３９６号は、ピストンロッド密封装置として好適な単一部品型の密封リングを開示している。この密封リングは、リング間隙を有する個別の単一部品型リングを含んでいる。この密封リングを用いると、密封リングの弾性変形および可塑性変形のうちの少なくとも一つにより摩耗補正を行う。

ピストンロッドパッキンの密封リングは、例えば無負荷状態にあるコイルばねによってピストンロッドの方向へ押圧される。コンプレッサ作動中に密封リングに印加された差圧によって、密封リングのピストンロッドへの追加的な押圧が起こる。セグメント化された密封リングでは特に、しかしリング間隙を有する単一部品型密封リングにおいても、密封リングにおいて係合する圧力の変化によって、密封リングまたは個別のセグメントの弾性および可塑性のうちの少なくとも一つの変形が生じ、これによりとりわけ、密封リング円周に沿った材料の除去が不均一になる。これらの影響は特に、密封空間に直接向かって配置された密封装置の場合で起こるが、これは、通常こうした密封装置には時間と共に変動する圧力差によって負荷がかけられているためである。この負荷により、この密封装置の密封効果が急速に低下し、密封リングに使用された材料に応じて密封装置の流動障害または破損障害が起こる。

したがって、従来の密封装置には、特定の状況下では急速に密封効果が低下しうる、または摩耗性が比較的高くなりうるという欠点がある。

ＷＯ９７／００３９７号 ＷＯ９７／００３９６号

本発明の目的は、より経済的に有利な密封装置を形成することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する密封装置によって達成される。従属請求項２〜１９はさらなる有利な実施形態を開示している。この目的は、請求項２０の特徴を有する密封装置によってさらに達成される。従属請求項２１〜２９はさらなる有利な実施形態を開示している。

上記の目的は特に、変形可能なリングキャリアを備え、ならびに連続した第１および第２密封リングを備えた密封装置によって満たされ、リングキャリアはその周方向に対して垂直に延びている長手軸を有し、リングキャリアはその周方向にクリアランスを有する間隙を有し、密封リングの各々は、その周方向に対して垂直に延びた長手軸を有し、密封リングは、外側からリングキャリアによって包囲されるように配置されており、２つの密封リングは長手軸の範囲の方向に隣り合って配置されており、リングキャリアならびに密封リングは、第１密封リングが片側においてリングキャリアの第１側壁と接触し、リングキャリアに向かう第１間隙を第１密封リングの長手軸に対して反対側に形成するように相互適合的に設計されており、第２密封リングは鏡像対称的な片側においてリングキャリアの第２側壁と接触し、リングキャリアに向かう第２間隙を、第２密封リングの長手軸に対して反対側に形成し、第１および第２側壁は長手軸に対して対向的に配置されており、これにより、リングキャリアが、第１または第２側壁のそれぞれを介して各々の予負荷力を第１または第２密封リングにそれぞれ加えることができ、予負荷力は対向的に、特に切れ目の範囲方向において延びる。

この目的は、特に、変形可能なリングキャリアならびに連続した第１密封リングを備えた、ピストンコンプレッサ用の密封装置によってさらに達成され、リングキャリアは、その周方向に対し垂直に延びた長手軸Ｌを有し、リングキャリアは、その周方向にクリアランスを有する間隙を有し、リングキャリアは、Ｌ字型設計であり、側部が長手軸に対して垂直に延び、包囲部が長手軸Ｌの方向へ延びており、第１密封リングはその周方向に対し垂直に延びた長手軸を有し、第１密封リングは、包囲部が第１密封リングを外側から包囲できるように、リングキャリア内に配置されており、第１密封リングは、側部の隣に配置され、長手軸の範囲方向においてこれと接触しており、リングキャリアおよび第１密封リングは、ピストンロッドに接触した際に、第１密封リングが片側においてリングキャリアの第１側壁と接触し、第１密封リングの長手軸に対し反対側にリングキャリアに向かう第１間隙を形成するように相互適合的に設計されており、リングキャリアは、長手軸Ｌに対し第１側壁とは反対側に配置された第２側壁を有しており、これによりリングキャリアが第１側壁を介して第１密封リングに長手軸Ｌへ向かう予負荷力をかけることができ、また、クランプリングが周方向においてリングキャリアを外側から包囲することができる。

公知の密封装置の摩耗補正に必要なリング間隙は、圧力変化および圧力差によって生じた負荷の下では不安定であり、これにより、密封リングにおける、および密封装置全体における摩耗が増加することが認識された。本発明による密封装置は、実際の密封リングにリング間隙を一切設けておらず、密封リングが連続した密封リングとして設計されているという利点を有する。つまり、密封リングが３６０°にわたって延び、間隙またはリング間隙を一切設けず、むしろ３６０°の全円にわたって貫通様式に設計されている。そのため、本発明による、リング間隙のない密封リングを有する密封装置は、密封リングに伴う圧力変化および圧力差によって密封リングの不安定さが生じることがない、あるいはほんのわずかな不安定性が生じるので、従来の密封装置と比較して密封リングの摩耗が実質的に少なくなるという利点を有する。

公知の摩擦密封装置に匹敵する密封効果を達成するために、本発明によるピストンコンプレッサのピストンロッドを密封するための密封装置では、２つの連続した密封リングを有し、この２つの密封リングはピストンロッドの範囲方向に隣り合って配列され、共通のリングキャリア内に保持されており、２つの密封リングならびにリングキャリアは、摩耗補正のために、２つの密封リングがリングキャリア内の反対方向へ変位可能に支持されるように相互適合的に設計されている。したがって本発明の密封装置によれば、作動中に摩耗して、リングキャリアが摩耗補正を実施できるように設計された２つの連続した密封リングを、擦り密封を行うために使用することが可能になる。好ましい実施形態では、リングキャリアは、２つの密封リングをこれらが対向する方向へ変位可能に支持される形で包囲するように設計されている。好ましい実施形態では、リングキャリアは円周方向に間隙を有しており、リングキャリアは変形可能な材料で形成され、また弾性的あるいは可塑的に変形可能に設計されているため、そのためリングキャリアはその直径を半径方向において変更でき、これにより２つの密封リングに力を加える、または変位させることが可能である。好ましい実施形態では、密封装置は、少なくとも無負荷状態で密封リングに力を加えるために、そしてこれにより無負荷状態で密封リングとピストンロッドの接触を確実に維持するために、リングキャリアの円周を包囲するコイルばねまたはクランプリングを含む。

有利な実施形態では、リングキャリアはリング間隙を有しており、密封リングがリングキャリア内に配置され、さらに、２つの密封リングの変位方向がリング間隙の範囲の方向に対して直交的または垂直に整列できるよう、相互変位可能に保持されている。

２つの密封リングが可動ピストンロッドと接触すること、ならびに２つの密封リングが対向する方向へ変位される、密封リングが摩耗するため必要である本発明の密封装置の摩擦補正によって、各々の密封リングは１８０度または約１８０度の角度にわたってピストンロッドと単に擦り接触するだけ、つまり、この角度に沿ってピストンロッドの円周と接触するだけになる。そのため、２つの密封リングの各々にて材料を非対称的に除去し、作動中または摩耗中に密封リングが互いに向かって移動できるようにする。特に有利な実施形態において、リングキャリアおよび２つの密封リングは、例えば偏心的にリングキャリアに工作した溝によって密封リングの可用な最大許容摩耗経路が制限されるように、相互適合的に設計されている。リングキャリアは最大許容摩耗経路の地点に到達し次第、反対方向に作用する力を密封リングに発しなくなる。また、密封リングが最大許容摩耗経路に達し次第、密封装置の密封機能は摩擦密封から間隙密封へ、好ましくは無接触の間隔密封へ変更される。

本発明による密封装置はとりわけ、密封リングを連続的に設計する、つまり切り込みまたは間隙を設けずに設計することで、密封リングの剛性が高まり、密封リングにて係合する圧縮力によって起こる変形がより小規模になり、その結果、摩耗が減少するという利点を有している。さらに、従来公知の密封リングでは必要であった、摩耗補正を行うための弾性または可塑性の変形能力が密封リングには不要になる。これにより、摩耗の少ない密封装置が可能となる。本発明による密封装置では、２つの密封リングの摩耗方向はリングキャリアによって（例えば密封リングを保持するための偏心的に設計された溝によって）事前に画定されているため、密封装置に固定ピンによる回転防止部を有する必要がなくなり、これにより密封装置の設計を好都合かつ信頼性の高いものにすることが可能となる。

さらなる有利な実施形態では、密封装置のリングキャリアは、２つの密封リングがリングキャリアによって軸方向に相互に離間した位置に保持されるように、すなわちリングキャリアが密封リング間に配置されたスペーサリングを有する形に構成されている。特に有利な実施形態では、スペーサリングは内側をピストンロッドに近接させるように、またはピストンロッドと接触し、同様に密封機能を発するように設計されている。スペーサリングがピストンロッドと接触すると、ピストンロッドに沿って擦り接触が生じ、つまり第１密封リングが１８０度の範囲でピストンロッドと接触し、次にスペーサリングがピストンロッドと擦り接触し、第２密封リングが１８０度の範囲でピストンロッドと接触する。この実施形態では、リングキャリアは密封リングの圧力解放機能を有している。さらに、密封リングがスペーサリングによって側方方向へ案内される。

密封リングは、中実のＰＴＦＥ、または特にドライランニング用に改良した混合ポリマーのようなドライランニング材料、あるいは、ＰＥＥＫまたはＰＩのような高温ポリマー、ならびに特殊な焼結青銅から製造することが好ましい。オイルフリー式ピストンコンプレッサに使用するために、密封リングは、例えば中実プラスチックおよび合成物、あるいは鉛青銅またはスズ青銅のような金属を備えている。リングキャリアは、ＰＥＥＫのようなプラスチックで製造されることが好ましい。リングキャリアにピストンロッドとの接触部分が設けられている場合は、好ましくはグラファイトやＰＴＦＥのような固体潤滑剤を含有した改良プラスチックが好適である。

以降では、実施形態を参照しながら本発明を詳細に説明する。

実施形態の例証に使用される図面は以下を示す。
密封装置の正面図。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。 密封リング。 図３の密封リングの側面図。 クランプリング。 ピストンロッドに配置された密封装置。 密封リングが配置されたピストンロッドの線Ｂ−Ｂに沿った断面図。 密封リングが摩耗しているピストンロッドの断面図。 図８の線Ｃ−Ｃに沿った断面図。 さらなる密封装置の断面図。 リングキャリアの線Ｄ−Ｄに沿った断面図。 図１１に示したリングキャリアの正面図。 さらなるリングキャリアの正面図。 図１３に示したリングキャリアの密封リング。 さらなる密封装置の正面図。 さらなる密封装置の断面図。 ピストンロッドならびに密封装置のさらなる実施形態の断面図。 図１７に示した密封装置のための密封リング。 図２０に示したリングキャリアの線Ｆ−Ｆに沿った断面図。 図１９に示したリングキャリアの正面図。 さらなるリングキャリアの正面図。 図２１に示したリングキャリアの線Ｇ−Ｇに沿った断面図。

全図面を通して同一の部品には同一の参照番号を付している。

図１では密封装置１を平面図にて示し、図２では線Ａ−Ａに沿った断面図にて示す。この密封装置１は、弾性または可塑性の変形が可能なリングキャリア２と、リングキャリア２内部に配置された第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂとを備えている。連続した密封リングは、３６０°にわたって延びたリングである、つまり間隙もリング間隙箇所も設けていないリングであると理解される。リングキャリア２は、その周方向に対して垂直に延びた長手軸Ｌを有する。リングキャリア２はこれに加え、周方向にクリアランスＴを有する間隙２ｉを有する。密封リング３ａ、３ｂは、周方向に対して垂直に延びた長手軸３ｃ、３ｄをそれぞれ設けている。密封リング３ａ、３ｂは、図２に見られるように、２つの密封リング３ａ、３ｂが長手軸Ｌの範囲方向に直接隣り合って並び、これらの外側をリングキャリア２で囲む形で配置されている。リングキャリア２および密封リング３ａ、３ｂは新たな状態にある。この新たな状態とはつまり、リングキャリア２および密封リング３ａ、３ｂが、全く摩耗しない、またはほとんど摩耗しないように、またピストンロッド６と接触するべく相互に適合されて設計されており、これにより、第１密封リング３ａがその片側においてリングキャリア２の第１側壁２ｄと接触し、第１密封リング３ａの長手軸３ｃに対して反対の側に配置されたリングキャリア２へ向かう第１間隙Ｓ１が形成され、また、第２密封リング３ｂがその片側において、鏡像的に対称にリングキャリア２の第２側壁２ｌと接触し、第２密封リング３ｂの長手軸３ｄに対して反対側に配置されたリングキャリア２へ向かう第２間隙Ｓ２が形成され、リングキャリア２が第１側壁２ｄまたは第２側壁２ｌを介し第１密封リング３ａまたは第２密封リング３ｂのそれぞれに予負荷力５ａ、５ｂをそれぞれ印加できる形で、第１側壁２ｄおよび第２側壁２ｌが長手軸Ｌに対して対向的に配置され、予負荷力５ａ、５ｂは、図２に示すセクションＡの範囲方向内で互いに反対方向へ延びている。密封リング３ａ、３ｂが摩耗していないまたは摩耗が少量である場合、先述したリングキャリア２および２つの密封リング３ａ、３ｂの配置は上記の新たな状態に特に適用できる。この新たな状態では、密封リング３ａ、３ｂはピストンロッド６に沿った開始位置に配置されており、２つの密封リング３ａ、３ｂが好ましくはピストンロッド６と接触し、長手軸３ｃ、３ｃが同一に延びることができるようになっている。図示の実施形態では、リングキャリア２はカットアウト部２ｆを有しており、このカットアウト部２ｆは内部にクランプリング４が配置され、またリングキャリア２を包囲している。リングキャリア２は、リングキャリア２に対するクランプリング４の回転を阻止するためにウェブ２ｈを有する。

図１および図２に示す密封装置１は、間隙２ｉを有するリング型本体として設計されたリングキャリア２を示す。図１による図では、第２密封リング３ｂとこれを包囲するリングキャリア２を特に示しており、ここで、第２密封リング３ｂは内側半径Ｒと外側半径Ｒ１を有する。リングキャリア２はその内側に側壁を有する。この側壁は、クランプリング４がリングキャリア２に予負荷力を発する状態で、互いに反対方向へ作用する予負荷力５ａ、５ｂを第１密封リング３ａまたは第２密封リング３ｂ上にそれぞれかけるように設計されている。図１に示される図では、リングキャリア２は図中左手に示す内側に第２側壁２ｌを有し、この第２側壁２ｌは半円状に延び、中心Ｚ１と半径Ｒ２を有する。さらに、リングキャリア２は図中右手に示す内側に第２の離間した側壁２ｍを有しており、この第２の離間した側壁２ｍは、半円状に延び、中心Ｚ２および半径Ｒ３を有する。図示の実施形態では、半径Ｒ２とＲ３は同一である。２つの中心Ｚ１とＺ２は距離Ｚで相互に離間している。この距離Ｚはリングキャリア２の実施形態に応じて、あるいは密封リング３ａ、３ｂの最大許容摩耗に応じて、０．１〜１０ｍｍの値を有することができる。図１に示される図では、裏面に配置された第１密封リング３ａを保持するために、図１および図２に見られるように、リングキャリア２は、第２側壁２ｌに対して鏡像対称的に設計された第１側壁２ｄ、第２の離間した側壁２ｍ、第１の離間した側壁２ｅを有するため、第１側壁２ｄが半円設計となり、中心Ｚ１および半径Ｒ２を有し、また、第１の離間した側壁２ｅが半円設計となり、中心Ｚ３および半径Ｒ３を有する。ここでも、図示の実施形態において半径Ｒ２とＲ３は同一である。２つの中心Ｚ１およびＺ３もやはり、距離Ｚで相互に離間している。連続した密封リング３ａ、３ｂは内側半径Ｒを有する。

図３は、中心軸３ｃ、３ｄと、内側半径Ｒと、外側半径Ｒ１と、リング幅３ｋとを有する連続した密封リング３ａまたは３ｂを平面図にて示す。図４は、幅３ｇを有する連続した密封リング３ａ、３ｂを側面図にて示す。

図５は、間隙４ａおよび間隙幅４ｂを有するクランプリング４を平面図にて示す。
図６は、移動方向ｖへ可動で、長手軸Ｍを有するピストンロッド６を示す。これに加え図６は、密封装置１の左半分を部分縦断面図にて示す。この密封装置は、密封チャンバ７を有するチャンバリング８内に配置されており、ここでＰ１は高圧の側部を表し、Ｐ２は低圧の側部を表している。図６は図１および図２に示したものと類似の密封装置１を示す。図６の密封装置１も同様に新たな状態にある。この密封装置１の設計および動作については、図２を補足して既に説明している。

図７は、例えば図６中の線Ｂ−Ｂに沿ったピストンロッド６の断面図を示すが、ここで密封リング３ｂはピストンロッド６に接触している新たな状態にある。ピストンロッド６の長手軸Ｍは、密封リング３ｂの中心軸３ｄと同一またはほぼ同一に延びている。密封リング３ｂの内側半径Ｒはピストンロッドの半径Ｒ５よりも長いか、またはこれと等しい。

図８は、図７に示された図のものから特定の動作時間が経過した後の状態を示しており、この特定の動作時間中に密封リング３ａ、３ｂが摩耗を被る。第２密封リング３ｂに予負荷力３ｂが作用することで、図８の表示における第２密封リング３ｂの左側内面が摩耗する。この内面はピストンロッド６の表面と接触して、右側の、ピストンロッド６と第２密封リング３ｂの間に間隙Ｓ６を形成している。第１密封リング３ａは、例えば第２密封リング３ａに対して鏡像対称的に摩耗を受け、これにより、予負荷力５ａの方向へ鏡像対称的な移動を実施して、ピストンロッド６と第１密封リング３ａの間に間隙Ｓ３を形成する。図９は図８の線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示すが、図９ではさらに、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂを包囲したリングキャリア２を示している。第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂの摩耗によって間隙Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が形成されるが、ここで、図９に見られるように、ピストンロッドＬの長手方向Ｍにこれらの間隙Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が存在するにもかかわらず、密封装置１は非常に優れた密封効果を有する。図９では、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂは最大摩耗経路に達しており、これは図示の左側において第１密封リング３ａがリングキャリア２と接触していることから認識できるため、これより左側に変位することはない。これと鏡像対称的に、右側において第２密封リング３ｂがリングキャリア２と接触しているため、これより右側に変位することはない。密封リング３ａ、３ｂが最大可用摩擦路に到達し次第、密封装置１の密封機能が摩擦密封から間隙密封へ、好ましくは無接触間隙密封へ変化する。

図１０は、密封装置１のさらなる実施形態を断面図にて示す。図２に示した密封装置１と異なり、図１０による密封装置１はリング部分２ｋを伴ったリングキャリア２を有しており、このリング部分２ｋは中間壁として設計され、また２つの密封リング３ａ、３ｂに接触することで、２つの密封リング３ａ、３ｂを長手軸Ｌの方向へ相互に離間して配置させている。リング部分２ｋはスペーサリング２ｋとも呼ばれる。

図１２は、図１０のものと類似したリングキャリア２の平面図を示す。図１１は、図１２中の線Ｄ−Ｄに沿った断面図を示す。リングキャリア２は、第１密封リング３ａのためのカットアウト２ａ、ならびに第２密封リング３ｂのためのカットアウト部２ｂを有する。さらにリングキャリア２は、ピストンロッド６のためのカットアウト部２ｃを伴ったリング間隙２ｋあるいは中間ウェブ２ｋを有し、また、図示のカットアウト部はピストンロッド６に向けて整列した表面を有していることが好ましく、リング部分２ｋは、間隙密封を形成するべくリング部分２ｋとピストンロッド６の間に間隙を形成するように設計されていることが好ましい。好ましい実施形態では、中間ウェブ２ｋは、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂの内径Ｒと実質的に一致する内径Ｒ４を有する。第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂを受容するための溝の範囲は、図１に示したものと同一の設計である、すなわち第２密封リング３ｂのためのカットアウト部２ｂが、半円状に延び、曲率半径Ｒ２および中心Ｚ１を有する第２側壁２ｌと、半円状に延び、曲率半径Ｒ３および中心Ｚ２を有する離間した側壁２ｍとを有する。一方、第１密封リング３ａのためのカットアウト部２ａはこれと鏡像対称的に設計され、また、半円状に延び、曲率半径Ｒ２および中心Ｚ１を有する第１側壁２ｄと、離間し、半円状に延び、曲率半径Ｒ３および中心Ｚ３を有する側壁２ｅとを有する。ここで、中心Ｚ３とＺ２は中心Ｚ１に対して同一の間隔を有する。図１および図２で説明したとおりのこのリングキャリア２内における密封リング３ａ、３ｂの配置のために、密封リング３ａ、３ｂに予負荷力５ａ、５ｂが加えられると、図８および図９に示すように時間と共に生じる摩耗により密封リング３ａ、３ｂがリングキャリア２に対して移動する。リング部分２ｋは、とりわけ、密封リング３ａ、３ｂのための支持側面として形成されることで、変更する負荷に上手く係合すべく案内されるという利点を有している。さらに、リング部分２ｋはピストンロッド６と共に長手方向Ｌにおける間隙密封部を形成することができる。

図１３は、内径Ｒ４を有するリング部分２ｋを有するリングキャリア２の実施形態をさらに示す。図１４は、このリングキャリア２に適合され、内側半径Ｒを有する第２密封リング３ｂを示す。図１２に示した実施形態とは異なり、図１３に示すリングキャリア２では、中心Ｚ１および半径Ｒ２を伴う円形側壁を有するカットアウト部２ｂを有しているため、第２側壁２ｌと離間した側壁２ｍが同一の中心Ｚ１を有する円形状に延びることができる。図１および図２で説明したとおりに第２密封リング３ｂがリングキャリア２のカットアウト部２ｂ内に変位されるように、第２密封リング３ｂは図１４に示すように設計されている。第２密封リング３ｂは、中心Ｚ１および半径Ｒ１を有する第１の半円外面３ｂを有する。第２密封リング３ｂは、中心Ｚ３および半径Ｒ１を有する第２の半円外面３ｉをさらに設けている。２つの中心Ｚ１とＺ３は、距離Ｚだけ相互に離間している。したがって、第２密封リング３ｂは図１４の右手において幅が狭いため、図１３に示すリングキャリア２のカットアウト部２ｂ内に配置されたこの密封リング３ｂが、リングキャリア２の離間側壁２ｍと第２半円外面３ｉの間に新たな状態の間隙Ｓ２を有する。第１密封リング３ａは図１４に示した第２密封リング３ｂと全く同一設計のものであり、第１密封リング３ａは図１３中のリングキャリア３内に第２密封リング３ｂとは鏡像対称的に配置され、これによって例えば図２に示すような新たな状態において左側に間隙Ｓ１が形成される。

図１３および図１４に示す実施形態のリングキャリア２および密封リング３ａ、３ｂのうちの少なくとも一方は、密封リング３ａ、３ｂのリングキャリアに対する位置を固定して相互回転が生じないようにするために、例えばピンでできた回転防止部１０を有利に設けている。図１５に回転防止部１０のさらなる実施形態を示す。

図１２および図１３は、リング部分２ｋまたは中間ウェブ２ｋを有するリングキャリア２をそれぞれ示す。しかし、図１３に示すリングキャリア２を中間ウェブ２ｋを設けずに設計し、図１４による設計の２つの密封リング３ｂ、３ａが図２と類似の様式でリングキャリア２内に保持されるようにすることも可能である。

第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂと、これらの外面３ｈ、３ｉとを受容することを目的とした、リングキャリア２内のカットアウト部２ａ、２ｂの側壁２ｌ、２ｍを、密封リング３ａ、３ｂがリングキャリア２内に、係合予負荷力５ａ、５ｂの範囲の方向へ変位可能に支持されるように、複数の可能性において相互適合的に設計することができる。側壁２ｌ、２ｍおよび外面３ｈ、３ｉのうちの少なくとも一方は、例えば度数多角形としてまたは多角形として設計することもできるし、あるいは例えば楕円形状に延びていてもよい。

リングキャリア２、密封リング３ａ、３ｂは、第１間隙Ｓ１および第２間隙Ｓ２のうちの少なくとも一つが新たな状態において０．１〜１０ｍｍの最大幅、好ましくは１〜２ｍｍの最大幅を有するよう、相互適合的に設計されることが好ましい。

密封リング３ａ、３ｂは摩耗可能な材料から構成されることが好ましく、この材料は特に、青銅、ねずみ鋳鉄、焼結鉄のような金属、あるいはＰＥＥＫ（訳者追加：ポリエーテルエーテルケトン）、中実のＰＴＦＥ（訳者追加：ポリテトラフルオロエチレン）のようなプラスチック、またはＰＥＥＫ、ＰＩ（訳者追加：ポリイミド）、またはエポキシのような中空温度ポリマーである。リングキャリア２は特に、鋼鉄、ステンレス鋼、青銅、またはねずみ鋳鉄といった金属、あるいは特にＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥといったプラスチック、あるいはＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシといった高温ポリマーから構成される。

複数の密封装置１を、密封装置１の範囲の方向へ互いに背後配置することができる。
図１５は、本質的に図１の密封装置と同一設計のさらなる密封装置１を示しているが、図１５の密封装置１は、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つのリングキャリア２に対する回転を阻止するように設計された回転防止部１０を有する点において図１の密封装置と異なる。線Ｅ−Ｅに沿った断面図は図２に示す断面図と同一である。回転防止部１０は多様な実施形態で設計することが可能である。図１５に示す実施形態では、回転防止部１０の構成は、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つが突出ノーズ部３１を有し、また、ノーズ部３１が密封リング３ａ、３ｂの周方向に幅広な設計であるため、リングキャリア２の間隙２ｉ内に余白が形成され、これによりノーズ部３１がリングキャリア２によって形成された間隙２ｉと共に、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つのリングキャリア２に対する回転を阻止するための回転防止部１０を形成するといったものである。図１５に示される図では、第２密封リング３ｂのみを示している。好ましい実施形態では、第１密封リング３ａも同様に、間隙２ｉ内に突出して回転防止部１０を成すノーズ部３１を有することができる。図１５は、ピン１０ａと、リングキャリア２内のボア１０ｂと、第１密封リング３ａ内および第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つ内のボア１０ｃとを含んだ回転防止部１０のさらなる実施形態を追加で示している。ボア１０ｂ、１０ｃ、およびこれらボア１０ｂ、１０ｃの中に導入されたピン１０ａは、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つに対するリングキャリア２の相互回転が阻止されるように相互適合的に設計されている。

図１６は、図１０に示す密封装置１と類似した設計のさらなる密封装置１の断面図を示す。図１０の密封装置１と異なり、第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂがリングキャリア２を超えて長手軸方向Ｌへ図１６の密封装置１内に突出する。第１密封リング３ａおよび第２密封リング３ｂのうちの少なくとも一つを等しく幅広に設計して、リングキャリア２を超えて長手軸Ｌの方向へ突出できるようにすることも可能である。特に有利な実施形態では、密封リング３ａ、３ｂを図１６に示すように幅広に設計するのではなく、図９または図１０に示すリングキャリア２を長手軸Ｌ方向に狭くし、また、密封リング３ａ、３ｂの幅を、非常に狭いリングキャリア２を形成できるように維持するように設計している。

図１７は、密封装置１のさらなる実施形態を縦断面図にて示す。この密封装置１は第１密封リング３ａならびにリングキャリア２を含み、図１７ではこれに加えてピストンロッド６を断面図で示す。クランプリング４はリングキャリア２を少なくとも部分的に包囲している。図１８は内側半径Ｒおよび外側半径Ｒ１を有する密封リング３ａの側面図を示しており、これに加えて図示の実施形態では密封リング３ａは半径方向に突出するノーズ部３１を有する。図１９は、リングキャリア２を図１７の断面図と同一の断面図にて示す。図１９に示すリングキャリア２は側部２ｎにおいてＬ字型であり、半径方向へ延びており、長手軸Ｌの方向に延びた包囲部２ｍを有する。側部２ｎは、円形状に延び、ピストンロッド６に向いて整列した密封面２ｃを有する。リングキャリア２はその片側に、密封リング３ａを受容するためのカットアウト部２ａを有する。カットアウト部２ａは、長手軸Ｌに対し対向的に配置されている第１側壁２ｄならびに離間した側壁２ｅを含む。図２０はリングキャリア２の平面図を示し、図１９は線Ｆ−Ｆに沿った断面図を示す。リングキャリア２は、周方向へ延びた間隙２ｉを有する。リングキャリア２はウェブ２ｈをさらに設けている。リングキャリア２は第１中心Ｚ１を含み、半径Ｒ２を有する半円が第１側壁２ｄを画定している。リングキャリア２は、第１中心Ｚ１に対して距離Ｚだけ離間した第２中心Ｚ２を含む。第２回転中心Ｚ２の周囲の半円は半径Ｒ３と共に離間した側壁２ｅを画定している。リングキャリア２は、例えば図５に示すとおりの設計であってよいクランプリング４のための外周カットアウト部２ｆをさらに含む。このクランプリング４は周方向へ延びる力をもたらし、リングキャリア２は変形可能、特に弾性変形可能に設計されているので、図１７に示すとおりのリングキャリア２が周方向においてピストンロッド６と接触することができる。離間した側壁２ｅは、少なくとも新しくまだ摩耗していない密封装置１において、密封リング３ａと離間した側壁２ｅの間に第１間隙Ｓ１が上昇するように設計される。間隙Ｓ１の幅は、密封リング３ａおよびリングキャリア２のうちの少なくとも一つの摩耗が増すにつれて減少する。

図２１は、リングキャリア２のさらなる実施形態の平面図を示す。図２０に示すリングキャリア２と異なり、図２１に示すリングキャリア２は逆流溝２ｏを有する。図示されたこの実施形態では、３つの逆流溝２ｏが周方向に離間して配置されている。図２２は、図２１に示したリングキャリア２の線Ｇ−Ｇに沿った断面図を示す。逆流溝２ｏは、流体を逆流させるための、リングキャリア２に設けられた凹部として設計されている。

有利な実施形態において、第１側壁２ｄおよび第２側壁２ｅは同一の曲率半径Ｒ２、Ｒ３を有する。有利な実施形態において、第１中心Ｚ１と第２中心Ｚ２の間の距離は、０．１〜１０ｍｍの範囲内の値を有している。有利な実施形態において、第１間隙Ｓ１は０．１〜１０ｍｍの範囲内の軸幅を有する。有利な実施形態において、密封リング３ａ、３ｂは摩耗可能な材料から構成されており、この材料は特に、青銅、ねずみ鋳鉄、または焼結鉄のような金属、ＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥのようなプラスチック、あるいはＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシのような中空温度ポリマーである。有利な実施形態において、第１側壁２ｄは１８０度または約１８０度の角度にかけて延び、第１間隙Ｓ１は１８０度または約１８０度の角度にかけて延びている。有利な実施形態では、密封リング３ａは、ピストンロッド６の外側半径Ｒ５よりも大きいかこれと等しい内側半径Ｒを有する。有利な実施形態では、リングキャリア２は特に、鋼鉄、ステンレス鋼、青銅、またはねずみ鋳鉄といった金属、特にＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥといったプラスチック、あるいは、ＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシといった高温ポリマーから構成されている。

Claims (29)

1. 変形可能なリングキャリア（２）を備え、ならびに連続した第１密封リング（３ａ）および第２密封リング（３ｂ）を備えた、ピストンコンプレッサのための密封装置（１）であって、
   前記リングキャリア（２）はその周方向に対して垂直に延びている長手軸（Ｌ）を有し、
   前記リングキャリア（２）はその周方向にクリアランスを有する間隙（２ｉ）を有し、
   前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、その周方向に対して垂直に延びた長手軸（３ｃ、３ｄ）を有し、
   前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、外側から前記リングキャリア（２）によって包囲されるように配置されており、
   前記２つの密封リング（３ａ、３ｂ）は前記長手軸（Ｌ）の範囲の方向に隣り合って配置されており、
   前記リングキャリア（２）ならびに前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、前記第１密封リング（３ａ）が片側において前記リングキャリア（２）の第１側壁（２ｄ）と接触して、前記リングキャリア（２）に向かう第１間隙（Ｓ１）を、前記第１密封リング（３ａ）の長手軸（３ｃ）に対して反対の側に形成するように相互適合的に設計されており、
   前記第２密封リング（３ｂ）は鏡像対称的に片側において前記リングキャリア（２）の第２側壁（２ｌ）と接触し、前記リングキャリア（２）に向かう第２間隙（Ｓ２）を、前記第２密封リング（３ｂ）の前記長手軸（３ｄ）に対して反対側に形成し、
   前記第１および第２側壁（２ｄ、２ｌ）は前記長手軸（Ｌ）に対して対向的に配置されており、これにより、前記リングキャリア（２）が、前記第１または第２側壁（２ｄ、２ｌ）のそれぞれを介して各々の予負荷力（５ａ、５ｂ）を前記第１または第２密封リング（３ａ、３ｂ）にそれぞれ加えることができ、
   前記予負荷力（５ａ、５ｂ）は対向的に延びる、密封装置（１）。
2. 前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）は、前記長手軸（Ｌ）の範囲の方向に直接隣り合って配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１）。
3. 前記リングキャリア（２）は、前記長手軸（Ｌ）の範囲方向における前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）の間に中間ウェブ（２ｋ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１）。
4. 前記中間ウェブ（２ｋ）は、前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）の内径（Ｒ）と実質的に一致する内径を有することを特徴とする、請求項３に記載の密封装置（１）。
5. 前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）のうちの少なくとも一つは、全周に沿って同一の幅（３ｋ）を有し、
   前記リングキャリア（２）は、前記第１および第２間隙（Ｓ１、Ｓ２）のうちの少なくとも一つの範囲内で前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）のうちの少なくとも一つに対して離間した第１および第２側壁（２ｅ、２ｍ）のうちの少なくとも一つを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
6. 前記第１接触側壁（２ｄ）および第１の離間した側壁（２ｅ）は共に円形または楕円形状に延びており、
   前記第２接触側壁（２ｌ）および第２の離間した側壁（２ｍ）は共に円形または楕円形状に延びており、
   前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）のうちの少なくとも一つは、前記第１密封リング（３ａ）と前記第１の離間した側壁（２ｅ）との間に前記第１間隙（Ｓ１）が形成されるように、周方向に可変幅（３ｋ）を有し、
   前記第２間隙（Ｓ２）は前記第２密封リング（３ｂ）と前記第２の離間した壁（２ｍ）の間に形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
7. 第１中心（Ｚ１）ならびに曲率半径（Ｒ２）は前記第１接触側壁（２ｄ）の半円範囲を画定し、
   第２中心（Ｚ２）ならびに曲率半径（Ｒ３）は、第１の離間した側壁（２ｅ）の半円範囲を画定し、
   前記第１および第２中心（Ｚ１、Ｚ２）は相互に離間していることを特徴とする、請求項５または６のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
8. 前記２つの曲率半径（Ｒ２、Ｒ３）は同一であることを特徴とする、請求項７に記載の密封装置（１）。
9. 前記第１および第２中心（Ｚ１、Ｚ２）の間の距離は０．１〜１０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項７または８のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
10. 前記第１および第２間隙（Ｓ１、Ｓ２）のうちの少なくとも一つは０．１〜１０ｍｍの範囲内の最大幅を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
11. 前記密封リング（３ａ、３ｂ）は摩耗可能な材料から構成され、この材料は特に、青銅、ねずみ鋳鉄、または焼結鉄のような金属、あるいはＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥのようなプラスチック、ＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシのような高温ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
12. 前記第１および第２の接触している側壁（２ｄ、２ｌ）のうちの少なくとも一つは１８０度または約１８０度の角度にわたって延びており、
    前記第１および第２間隙（Ｓ１、Ｌ２）のうちの少なくとも一つは１８０度または約１８０度の角度にわたって延びていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
13. 前記密封リング（３ａ、３ｂ）は、前記ピストンロッド（６）の外側半径よりも大きいまたはこれと等しい内側半径（Ｒ）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
14. 前記クランプリング（４）は、前記リングキャリア（２）を外側から、周方向に包囲することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
15. 前記リングキャリア（２）は特に、鋼鉄、ステンレス鋼、青銅、またはねずみ鋳鉄といった金属、特にＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥといったプラスチック、あるいは、ＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシのような高温ポリマーから構成されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
16. 前記第１密封リング（３ａ）および前記第２密封リング（３ｂ）のうちの少なくとも一つの前記リングキャリア（２）に対する回転を阻止するように設計された回転防止部（１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
17. 前記回転防止部（１０）は、前記半径方向へ突出して、前記リングキャリア（２）の前記間隙（２ｉ）内への配置が可能なノーズ部（３１）を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の密封装置（１）。
18. 前記回転防止部（１０）は、ピン（１０ａ）と、前記リングキャリア（２）内のボア（１０ｂ）と、前記第１密封リング（３ａ）および前記第２密封リング（３ｂ）のうちの少なくとも一つ内のボア（１０ｃ）とを含み、前記ボア（１０ｂ、１０ｃ）内に導入された前記ピン（１０）は、前記リングキャリア（２）の、前記第１密封リング（３ａ）および前記第２密封リング（３ｂ）のうちの少なくとも一つに対する相互回転を阻止するように設計されていることを特徴とする、請求項１６に記載の密封装置（１）。
19. 前記第１および第２密封リング（３ａ、３ｂ）のうちの少なくとも一つは、前記リングキャリア（２）を超えて前記長手軸（Ｌ）の方向へ突出することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
20. 変形可能なリングキャリア（２）ならびに連続した第１密封リング（３ａ）を備えた、ピストンコンプレッサのための密封装置（１）であって、
    前記リングキャリア（２）は、その周方向に対し垂直に延びた長手軸（Ｌ）を有し、
    前記リングキャリア（２）は、その周方向にクリアランスを有する間隙（２ｉ）を有し、
    前記リングキャリア（２）はＬ字型設計であり、側部（２ｎ）が前記長手軸（Ｌ）に対して垂直に延び、包囲部（２ｍ）が前記長手軸（Ｌ）の方向へ延びており、
    前記第１密封リング（３ａ）はその周方向に対して垂直に延びた長手軸（３ｃ）を有し、
    前記第１密封リング（３ａ）は、前記包囲部（２ｍ）が前記第１密封リング（３ａ）を外側から包囲できるように、前記リングキャリア（２）内に配置され、
    前記第１密封リング（３ａ）は、前記側部（２ｎ）の隣に配置され、前記長手軸（Ｌ）の範囲方向においてこれと接触しており、
    前記リングキャリア（２）および前記第１密封リング（３ａ）は、ピストンロッド（６）に接触した際に、前記第１密封リング（３ａ）が片側において前記リングキャリア（２）の第１側壁（２ｄ）と接触し、前記第１密封リング（３ａ）の前記長手軸（３ｃ）に対して反対の側において前記リングキャリア（２）に向かう第１間隙（Ｓ１）を形成するように相互適合的に設計されており、
    前記リングキャリア（２）は、前記長手軸（Ｌ）に対して前記第１側壁（２ｄ）とは反対側に配置された第２側壁（２ｅ）を有しており、これにより前記リングキャリア（２）が前記第１側壁（２ｄ）を介して前記第１密封リング（３ａ）に前記長手軸（Ｌ）へ向いた予負荷力（５ａ）をかけることができ、また、クランプリング（４）が前記周方向において前記リングキャリア（２）を外側から包囲することができる、密封装置（１）。
21. 前記側部（２ｎ）は、前記長手軸（Ｌ）に向かって円形状に延びており、第１中心（Ｚ１）および曲率半径（Ｒ４）を有する密封面（２ｃ）を有し、
    前記第２側壁（２ｅ）は、半円形状に延び、第２中心（Ｚ２）および曲率半径（Ｒ３）を有するように設計されており、
    前記曲率半径（Ｒ３）は曲率半径（Ｒ４）よりも大きく、
    前記第１および第２中心（Ｚ１、Ｚ２）は相互に離間していることを特徴とする、請求項２０に記載の密封装置（１）。
22. 前記第１側壁（２ｄ）は、第１中心（Ｚ１）および曲率半径（Ｒ２）を伴った半円形範囲を有することを特徴とする、請求項２１に記載の密封装置。
23. 前記第１および第２側壁（２ｄ、２ｅ）は同一の曲率半径（Ｒ２、Ｒ３）を有することを特徴とする、請求項２１または２２のいずれか一項に記載の密封装置。
24. 前記第１および第２中心（Ｚ１、Ｚ２）の間の距離は０．１〜１０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
25. 前記第１間隙（Ｓ１）は０．１〜１０ｍｍの範囲の最大幅を有することを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
26. 前記密封リング（３ａ）は摩耗可能な材料から構成され、この材料は、特に青銅、ねずみ鋳鉄、または焼結鉄のような金属、ＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥのようなプラスチック、あるいはＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシのような高温ポリマーであることを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の密封装置。
27. 前記第１側壁（２ｄ）は１８０度または約１８０度の角度にわたって延びており、
    前記第１間隙（Ｓ１）は１８０度または約１８０度の角度にわたって延びていることを特徴とする、請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
28. 前記密封リング（３ａ）は、ピストンロッド（６）の外側半径（Ｒ５）よりも大きいかまたはこれと等しい内側半径（Ｒ）を有することを特徴とする、請求項２０〜２７のいずれか一項に記載の密封装置（１）。
29. 前記リングキャリア（２）は特に、鋼鉄、ステンレス鋼、青銅、またはねずみ鋳鉄といった金属、特にＰＥＥＫ、中実のＰＴＦＥといったプラスチック、あるいはＰＥＥＫ、ＰＩ、またはエポキシのような高温ポリマーから構成されることを特徴とする、請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の密封装置（１）。