JP2017500515A - シールリング - Google Patents

Abstract

本発明は、ピストンロッドをシールするシールリング（１）であって、円形の内径（Ｍ１）及び中心軸線（Ｍ）を有する保持リング（２）を備え、中心軸線（Ｍ）に対して径方向に移動することができるように保持リング（２）において支持される複数のシールセグメント（３）を備え、各シールセグメント（３）は、中心軸線（Ｍ）に向かう向きであるとともに、周方向（Ｕ）に中心軸線（Ｍ）に対して湾曲して延びるシール表面（３ａ）を有し、各シールセグメント（３）は、互いに平行に延びる２つの横方向シールセグメントガイド面（３ｂ）を有し、シール表面（３ａ）は、両端が、２つのシールセグメントガイド面（３ｂ）のうちの一方において終端し、保持リング（２）は、周方向（Ｕ）に互いから或る距離を置いて配置される複数のガイドセグメント（２ａ）を備え、周方向（Ｕ）に互いに沿う各２つのガイドセグメント（２ａ）は、互いに面して互いに平行に延びるガイド面（２ｂ、２ｃ）を有し、当該ガイド面は、シールセグメントのシールセグメントガイド面（３ｂ）によって、シールセグメント（３）が２つの横方向ガイド面（２ｂ、２ｃ）においてガイドされ、シールセグメントが径方向（Ｒ）に移動することができるように２つの横方向ガイド面において支持されるよう互いから或る距離を置いて配置されるとともに設計され、ガイドセグメント（２ａ）及びシールセグメント（３）は、周方向（Ｕ）に連続的に配置される、シールリング（１）に関する。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のシールリングに関する。

特許文献１は、ピストンロッドをシールするパッキンリングの組み合わせを開示しており、パッキンリングの組み合わせは、シールリング及び止めリングを含む。このパッキンリングの組み合わせは、シールセグメントが、或る程度の摩耗の後で摩耗停止を被り、それによって、シールセグメントとピストンロッドとの間に隙間が形成され、この結果、シール作用が大幅に低下するという不都合点を有する。この既知のパッキンリングの組み合わせはしたがって、或る程度の摩耗の後にシール作用が大幅に低下するという不都合点を有する。

欧州特許出願公開第２０６０８３３号明細書

本発明の目的は、ピストンロッドをシールする商業的により有利なシールリングを形成することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するシールリングによって達成される。請求項２〜１４は、更なる、有利に構成されるシールリングに関する。この目的は、特に、円形の内径及び中心軸線を有する保持リングを備え、中心軸線に対して径方向に変位可能であるように保持リングに取り付けられる複数のシールセグメントを備えるシールリングであって、各シールセグメントは、中心軸線に向かって位置合わせされるとともに、周方向に中心軸線の周りで湾曲して延びるシール表面を有し、各シールセグメントは、相互に平行に延びる２つの横方向シールセグメントガイド面を有し、シール表面の各々は、両側において２つのシールセグメントガイド面のうちの一方において終端し、保持リングは、周方向に相互に離間して配置される複数のガイドセグメントを備え、周方向に連続的に配置される２つのガイドセグメントの各々は、ガイド面を有し、ガイド面は、互いに向かい合って平行に延びかつ相互に離間して配置され、ガイド面は、シールセグメントが、シールセグメントガイド面を介して２つの横方向ガイド面においてガイドされ、径方向に変位可能に取り付けられるように構成されており、ガイドセグメント及びシールセグメントは、周方向に連続的に配置される、シールリングによって達成される。保持リングは一体的に構成され、３６０度の円周角に沿って延びる。

本発明によるシールリングは、そのシール作用が、摩耗が進んだ場合であっても変化しないという利点を有する。これとは対照的に、従来技術から既知のシールリングの場合に、シール作用は、従来技術から既知のシールリングが、原則的に、或る程度の摩耗から摩擦しない隙間シールを形成するという点で、或る程度の摩耗から変化し、この結果、対応して漏れが増大する。本発明によるシールリングの場合、その漏れ断面、及び、したがってそのシール作用も、摩耗が進む場合でさえも、全体的な摩耗経路の間に変化しない。本発明によるシールリングはしたがって、長期にわたって一様に作用する信頼性の高いシールを確実にし、これは一方では信頼性の高いシール作用を確実にし、他方ではメンテナンスコストを低減する。

１つの特に有利な構造では、４つのシールセグメントが、周方向に相互に離間して配置され、保持リングに中心軸線の方向に変位可能に取り付けられる。更なる可能な構造では、本発明によるシールリングは、少なくとも５つのシールセグメント、好ましくは６つ又は８つのシールセグメントを備える。

１つの有利な構造では、全てのシールセグメントは周方向に同じ幅を有する。
更なる可能な実施形態では、周方向に連続的に配置される少なくとも２つのシールセグメントは、軸方向又は中心軸線の方向に相互にオフセットされ、このオフセットによって、シールセグメントは軸方向に相互に変位して配置される。このオフセット値は好ましくは、軸方向にシールセグメントの高さと等しいサイズであるか又はより大きく、その結果、周方向に連続的に配置される２つのシールセグメントが、周方向に相互に重なるような幅であるように構成されることが可能である。

更なる有利な構造では、少なくとも１つのシールセグメント及び好ましくは全てのシールセグメントは、シールセグメントの位置を径方向に中心軸線に対して作動するために、アクチュエータ、例えば圧電アクチュエータに接続される。１つの有利な構造では、例えば、ピストンロッドの表面と、シールセグメントの、ピストンロッドに向かって位置合わせされる面側との間の隙間の幅を求めるために、シールセグメントの面側の位置を求めることを可能にするセンサが更に設けられる。１つの有利な実施形態では、開及び閉ループ制御装置が設けられ、これは、シールセグメントが予め求めた位置を占め、それによって、それぞれのシールセグメントの面側が例えばピストンロッドの表面に対して既定の距離を有することで、ピストンロッドとシールセグメントとの間の隙間の幅を調整及び調節することができるように、センサによって測定される値及びアクチュエータを用いて、シールセグメントの位置を作動することを可能にする。そのような実施形態は、例えば、シールセグメントの面側がピストンロッドに接触しないか又は少ししか接触しないため、シールセグメントが極めて小さい程度の摩耗しか有せず、それによって、この結果、シールセグメントの面側が摩耗しないか又は小さい程度しか摩耗しないという利点を有する。

例示的な実施形態を説明するために図面を用いる。

シール構造の縦断面図である。 シールリングの第１の例示的な実施形態を示す図である。 シールリングの第２の例示的な実施形態の上面図である。 図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 シールセグメントの上面図である。 図５によるシールセグメントの側面図である。 図５によるシールセグメントの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 更なるシールセグメントの上面図である。 シールリングの第３の例示的な実施形態の上面図である。 図９の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 図８の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 シールリングの第４の例示的な実施形態の上面図である。 図１２の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。 カバーリングの上面図である。 図１４によるカバーリングの線Ｆ−Ｆに沿った断面図である。 シールリングの第５の例示的な実施形態を示す図である。 シールリングの第６の例示的な実施形態の断面図である。 ガイドリングの切り欠き部の上面図である。 能動的に作動可能なシールセグメントを有するシール構造の縦断面図である。

原則として、図面における同一の部分には同一の参照符号が設けられる。
図１は、ピストンロッド４をシールするシール構造１０の縦断面を示しており、ピストンロッド４は、ピストンコンプレッサの軸方向４ａに振動する。そのような構成１０は好ましくは、各場合に第１の側壁１１ａ及び第２の側壁１１ｂを有する、軸方向４ａに連続的に配置される複数のパッキン室１１を備え、シールリング１が各パッキン室１１内に配置される。パッキン室１１内のガス圧は、シールリング１を介して、より高い圧力Ｐ１からより低い圧力Ｐ２に低下する。この圧力の低下は、特に、シールセグメント３の面側３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間に形成されるシール隙間４３の上で行われる。本発明によるシールリング１は、例示的な実施形態において図２に示されているように、３６０度にわたって延びるとともに円形の内径Ｍ１及び中心軸線Ｍを有する保持リング２を備え、保持リング２において径方向に中心軸線Ｍに向かって変位可能に取り付けられる複数のシールセグメント３を備える。保持リング２は、一体的に構成され、３６０度の円周角に沿って接合部を有することなく延びる。図１から明らかなように、内径Ｍ１は、ピストンロッド４の外径よりも大きいように構成されており、それによって、保持リング２とピストンロッド４との間に隙間２ｆが形成される。シールセグメント外面３ｃに存在するより高い圧力Ｐ１の結果として、中心軸線Ｍの方向に変位可能に取り付けられるシールセグメント３は、その面側３ａを介して、接触力３ｍによって、ピストンロッド４の表面４ａに押される。ピストンロッド４の移動によって、シールセグメント３の面側３ａにおける摩耗が生じる。能動的な接触力３ｍ、及び、中心軸線Ｍに向かって変位可能に取り付けられるシールセグメント３の性質は、必要に応じてシールセグメント３のほぼ全体がなくなるまで、シール隙間３４が確実にシールされたままであるという結果を有する。本発明によるシールリング３はしたがって、必要に応じてシールセグメント３全体がなくなるまで、長期にわたって信頼性の高い一定のシール作用を有する。シールセグメント３は、その周方向Ｕにおいて、面側３ａの材料の除去が不均一には生じないか又は最小限に不均一にしか生じず、それによって、シール隙間３４の漏れ断面、したがってシール隙間３４のシール作用が、シールセグメント３の全体的な摩耗経路にわたって変化しないか又は目立たない小さい程度までしか変化しないという利点を有する。シールリング１は、シールセグメント３が、弾性変形及び／若しくは塑性変形しないか、又は、最小限にしか変形しないという利点を更に有し、これは、シール隙間３４の漏れ断面、したがってシール隙間３４のシール作用が、シールセグメント３の全体的な摩耗経路にわたって変化しないか又は目立たない小さい程度までしか変化しないという結果を更に有する。本発明によるシールリング１はしたがって、長期にわたって信頼性の高いシール作用を有する。

特にシールリング１を取り付けるために、周方向Ｕに全てのシールセグメント３を包囲するチューブばね６等のばねが設けられる場合に有利であるものとすることができる。
図１はまた、シールリング１のシール作用を高めるように働く最適なカバーリング５を示している。しかし、カバーリング５は省くこともできる。

シールリング１の異なる実施形態を以下で開示する。
ピストンロッド４をシールする、図２に示されているシールリング１は、円形の内径Ｍ１及び中心軸線Ｍを有する保持リング２を備え、中心軸線Ｍに対して径方向Ｒに変位可能であるように保持リング２に取り付けられる４つのシールセグメント３を備え、各シールセグメント３は、中心軸線Ｍに向かって位置合わせされるとともに、周方向Ｕに中心軸線Ｍの周りで湾曲して延びてピストンロッド４の表面に調整されるシール表面３ａを有する。各シールセグメント３は、相互に平行に延びる２つの横方向シールセグメントガイド面３ｂを有し、シール表面３ａは、各場合に、両側が、２つのシールセグメントガイド面３ｂのうちの一方において終端する。保持リング２は、ベースリング２ｋ、及び、周方向Ｕに相互に離間して配置される複数のガイドセグメント２ａを備え、ガイドセグメント２ａは、ベースリング２ｋにわたって中心軸線Ｍの方向に突出し、各場合に、周方向Ｕに連続的に配置される２つのガイドセグメント２ａは、ガイド面２ｂ、２ｃを有し、ガイド面２ｂ、２ｃは、互いに面して平行に延びるとともに、相互に離間して配置され、各場合に、単一のシールセグメント３が、そのシールセグメントガイド面３ｂを介して２つの横方向ガイド面２ｂ、２ｃにおいてガイドされ、径方向Ｒに変位可能に取り付けられるように構成されており、ガイドセグメント２ａ及びシールセグメント３は、周方向Ｕに連続的に配置される。

ガイドセグメント２ａは中心軸線Ｍの方向に先端部２ｇで終端する。１つの有利な構造では、先端部２ｇは、図２に示されているように、内径Ｍ１と面一に中心軸線Ｍの方向に延びる。更なる可能な構造では、ガイドセグメント２ａの先端部２ｇは、図１８に示されているように、内径Ｍ１までの距離Ｄ１だけ、すなわち、０．４ｍｍの距離以下だけ、好ましくは０．２ｍｍの距離以下だけ径方向Ｒに離間している。

１つの有利な構造では、シールリング１は、図２に示されているように、４つのシールセグメント３及び４つのガイドセグメント２ａを備え、各ガイドセグメント２ａの横方向ガイド面２ｂ、２ｃは９０度の角度で延びる。

１つの有利な構造では、シールリング１は、図２に示されているように、各場合に、中心軸線Ｍに対して対向して配置されているとともに周方向Ｕに同じ幅３ｌを有する２つのシールセグメント３を有し、周方向Ｕに連続的に配置されるシールセグメント３は、周方向Ｕに異なる幅３ｌを有する。図２に示されているシールリング１はしたがって、２つの幅狭のシールセグメント３ｅ及び２つの幅広のシールセグメント３ｄを有する。

更なる例示的な実施形態が、図３には上面図で、図４には線Ａ−Ａに沿った断面で示されている。ベースリング２ｋにわたって中心軸線Ｍの方向に突出する４つのガイドセグメント２ａがベースリング２ｋに沿って配置され、周方向Ｕに連続的に配置されるガイドセグメント２ａは各場合に、９０度だけオフセットして配置される。各ガイドセグメント２ａは、９０度の角度で先端部２ｇに開く２つの横方向ガイド面２ｂ、２ｃを有する。周方向Ｕに連続的に配置される２つのガイドセグメント２ａの対向するガイド面２ｂ、２ｃは、平行に延びる２つの表面を形成し、２つの表面の間には、各場合に、図５に示されているようなシールセグメント３が径方向Ｒに変位可能に取り付けられる。シールセグメント３は、平行に延びる２つのシールセグメントガイド面３ｂ、シール表面３ａ及びシールセグメント外面３ｃを備える。図６はシールセグメント３の側面図を示しており、図７はシールセグメント３の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示している。図５、図６及び図７に示されているシールセグメント３は、径方向に延びる接続ダクト３ｆ、圧力逃がし溝３ｇ及びばねの凹部３ｈを備える。シールセグメント３は軸方向の幅３ｋを有する。保持リング２に使用される全ての４つのシールセグメント３は、周方向Ｕに同じ幅を有し、それによって、全てのシールセグメント３は同一であるように構成されている。

１つの有利な構造では、ガイドセグメント２ａは、図４に示されているように、凹部２ｏを有し、１つの可能な実施形態では、凹部２ｏに沿って、シールセグメント３を包囲する、図１に示されているチューブばね６が延びることができる。

更なる例示的な実施形態が、図９には上面図で、図１０には線Ｃ−Ｃに沿う断面で示されている。ベースリング２ｋにわたって中心軸線Ｍの方向に突出する４つのガイドセグメント２ａがベースリング２ｋに沿って配置され、周方向Ｕに連続的に配置されるガイドセグメント２ａは、各場合に、４５度又は１３５度だけオフセットして配置される。各ガイドセグメント２ａは、先端部２ｇに９０度の角度で開く２つの横方向ガイド面２ｂ、２ｃを有する。周方向Ｕに連続的に配置される２つのガイドセグメント２ａの対向するガイド面２ｂ、２ｃは、平行に延びる２つの表面を形成し、２つの表面の間には、各場合に、幅広のシールセグメント３ｄ、又は、図８に示されているような幅狭のシールセグメント３ｅが配置される。

図７は、シールセグメント３の線Ｄ−Ｄに沿う断面を示している。シールセグメント３は、径方向に延びる接続ダクト３ｆ、圧力逃がし溝３ｇ及びばねの凹部３ｈを備える。
更なる例示的な実施形態が、図１２には上面図で、図１３には線Ｅ−Ｅに沿う断面で示されている。ベースリング２ｋにわたって中心軸線Ｍの方向に突出する８つのガイドセグメント２ａがベースリング２ｋに沿って配置され、周方向Ｕに連続的に配置されるガイドセグメント２ａは、各場合に、４５度だけオフセットして配置される。各ガイドセグメント２ａは、先端部２ｇに４５度の角度で開く２つの横方向ガイド面２ｂ、２ｃを有する。周方向Ｕに連続的に配置される２つのガイドセグメント２ａの対向するガイド面２ｂ、２ｃは、平行に延びる２つの表面を形成し、距離Ｄ２だけ相互に離間され、２つの表面の間には、各場合に、シールセグメント３が配置される。図１２に示されている保持リング２の場合、全てのシールセグメント３は好ましくは同一に構成される。

本発明によるシールリング１は、周方向Ｕに離間して配置される少なくとも４つのシールセグメント３、有利には４つ、６つ又は８つのシールセグメント３、及び、シールセグメント３間に周方向Ｕに配置される対応する４つ、６つ又は８つのガイドセグメント２ａを備える。全てのシールセグメント３は有利には、周方向Ｕに同じ幅３ｌを有し、全てのガイドセグメント２ａは周方向Ｕに同じ幅を有する。シールリング１はまた、奇数の少なくとも５つのシールセグメント３を備え、シールセグメント３間に周方向Ｕに配置される同じ数のガイドセグメント２ａを備えることができる。各ガイドセグメント２ａの双方の横方向ガイド面２ｂ、２ｃが延びる角度は、シールセグメント３の総数、又は、シールセグメント３の総数に対応するガイドセグメント２ａの総数に依存する。総数に応じて、角度は９０度以下である。４つのシールセグメント３又はガイドセグメント２ａの場合、角度は９０度である。５つのシールセグメント３又はガイドセグメント２ａの場合、角度は７２度である。６つのシールセグメント３若しくはガイドセグメント２ａの場合、角度は６０度であり、又は、８つのシールセグメント若しくはガイドセグメントの場合、４５度である。角度は、シールセグメント３又はガイドセグメント２ａの数の増大とともに対応してより小さくなる。

図１４は、カバーリング５の例示的な実施形態の上面図を示し、図１５は、断面線Ｆ−Ｆに沿った断面を示している。カバーリング５は、第１のカバーリング半体５ａ及び第２のカバーリング半体５ｂを備え、ピン２ｌを受け入れる凹部５ｃ、及び、チューブばね６を受け入れる凹部５ｄも有する。保持リング２は、図３に示されているように、中心軸線Ｍの方向に突出するピン２ｌを有することができ、カバーリング５は、突出ピン２ｌが凹部５ｃ内に突出することでカバーリング５がシールリング１に対して規定の位置をとるように、シールリング１上に横方向に配置される。

更なる有利な構造では、少なくとも２つのシールセグメント３は、周方向Ｕに連続的に配置されるシールセグメント３が中心軸線Ｍの方向にオフセット値２ｈだけずらして配置されるように、シールリング１に配置される。図１６は、そのような構成の２つの例示的な実施形態の斜視図を示し、図１７は断面を示している。図１６では、ベースリング２ｋは、双方の幅広のシールセグメント３ｄが径方向Ｒに変位可能に取り付けられるガイド面２ｍを形成する。保持リング２は、双方のガイドセグメント２ａ間に、ガイド面２ｎを有するベース部分２ｉを有し、ベース部分２ｉの高さはオフセット値２ｈに対応する。幅狭のシールセグメント３ｅは、ガイド面２ｎに径方向Ｒに変位可能に取り付けられ、それによって、幅狭のシールセグメント３ｅ及び幅広のシールセグメント３ｄは、中心軸線Ｍの方向にオフセット２ｈだけ変位して配置される。オフセット値２ｈを有する１つの特に有利な構成が図１７に示されている。図１７による断面は、ガイド面２ｍを有するベースリング２ｋ、及び、ガイド面２ｎを有するベース部分２ｉを示しており、それによって、ガイド面２ｍ、２ｎは、中心軸線Ｍの方向にオフセット値２ｈだけ離間して配置される。示されている例示的な実施形態では、オフセット値２ｈは、幅広のシールセグメント３ｄの軸方向の幅３ｋほどの幅である。シールセグメント３ｄ、３ｅは、径方向Ｒに変位可能に取り付けられる。幅狭のシールセグメント３ｅは、ガイド面２ｎの幅よりも大きい周方向Ｕの幅３ｌを有し、その結果、双方のシールセグメント３ｄ、３ｅが、左及び右に交差点３ｎを有し、交差点３ｎにおいて、双方のシールセグメント３ｄ、３ｅの部分が、中心軸線Ｍの方向に重ねて配置される。そのような交差点３ｎは、軸方向Ｍに改善されたシールの利点を有する。１つの有利な構造では、周方向Ｕに連続的に配置される少なくとも２つのシールセグメント３は互いに部分的に重なる。オフセット値２ｈは、有利には、少なくともシールセグメント３の軸方向の幅３ｋと同じ大きさである。しかし、オフセット値２ｈは、軸方向の幅３ｋよりも大きいか又は小さいものとすることもできる。

図１９は、能動的に作動可能なシールセグメント３を有するシール構造１０の縦断面を示している。示されている例示的な実施形態では、保持リング２はＬ字形であるように構成されており、シールセグメント３の位置を径方向Ｒに作動し、その結果として、シールセグメント３の面側３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間に形成されるシール隙間４３の幅を調整するために、シールセグメント３と保持リング２との間に径方向に、駆動手段１２、例えば圧電性結晶が配置される。駆動手段１２は、送電線１２ａを介して作動装置１２ｂに接続される。１つの有利な構造では、例えばシールセグメント３内に配置されるセンサ１２ｃが更に設けられ、センサ１２ｃも、信号を伝えるように、例えば線１２ｄを介して作動装置１２ｂに接続され、それによって、シール表面３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間の距離を制御することが可能な制御回路が形成される。この距離は、有利には、シール表面３ａが表面４ａにほとんど又は全く接触しないように制御される。１つの有利な構造では、駆動手段１２は、シールリング１のそれぞれのシールセグメント３に設けられ、それによって、各シールセグメント３を好ましくは径方向Ｒに個々に変位可能に作動することもできる。１つの有利な構造では、センサ１２ｃはまた、各シールセグメント３の隙間の幅３４を個々に作動するために、各シールセグメント３に設けられる。

本発明によるシールセグメント３は、有利には、ピストンコンプレッサの軸方向４ｂに延びるピストンロッド４をシールするシール構造１０において用いられる。そのようなシール構造１０は、少なくとも１つのパッキン室１１を備え、パッキン室１１は、第１の側壁１１ａ及び第２の側壁１１ｂによって軸方向４ｂに画定され、少なくとも１つのシールリング１がパッキン室１１に配置される。シール構造は通常、各場合にシールリング１が配置される軸方向に離間する複数のパッキン室１１を備える。各シールリング１にカバーリング５を設けることも有利であることが分かり、カバーリング５は、軸方向にシールリング１の直接的に隣に配置される。

先端部２ｇの図１８に示されている構成は、好ましくは内径Ｍ１への１０分の１ミリメートル〜１０分の数ミリメートルの小さい距離Ｄ１において、周方向Ｕに連続的に配置される２つのシールセグメント３が、内径Ｍ１と先端部３ｇとの間の領域において互いに接触することができ、それによって、シールセグメント３が、必要に応じて相互の接点の領域において僅かに撓むという結果を有する。これは、シールセグメントが、先端部３ｇの領域において軸方向に特に良好なシール作用を生成するという結果を有する。更なる有利な実施形態では、先端部２ｇは、内径Ｍ１と面一に配置され、すなわち距離Ｄ１はゼロである。この構造は、シールセグメント３が、先端部３ｇの後、すなわち隙間２ｆの領域において径方向Ｒに互いに接触することができるという利点も有する。この相互の接触は、隙間２ｆが軸方向４ｂにこの地点において特に良好にシールされるという結果を有する。図２から、シールセグメント３がこの地点において比較的幅狭の端部縁３ｎを有することができることが明らかであり、この端部縁３ｎは、比較的小さい力で弾性変形又は塑性変形することができ、これは、隙間２ｆの、先端部３ｇの正面に直接的に位置付けられる領域が、好ましくはこの領域において弾性変形又は塑性変形するシールセグメント３によってシールされるという結果を有する。これは、隙間２ｆが先端部２ｇの直接的に正面の領域においてシールされるという結果を有するが、先端部２ｇ自体はシールセグメント３を有せず、先端部２ｇはピストンロッド４の表面４ａまで常に小さい距離を有する。

示されている例示的な実施形態では、シールセグメントガイド面３ｂ及び横方向ガイド面２ｂ、２ｃは平坦な表面として常に示されている。しかし、これらの表面は、複数の可能な形態で構成することができ、これらの形態は、シールセグメント３が径方向Ｒに変位可能であるように保持リング２に取り付けられるよう構成されなければならない。図２０及び図２１は、例として、ガイドセグメント２ａ及びシールセグメント３の相互のガイド面の２つの可能な構造を示している。これらの構造は、径方向Ｒへの移動のみが可能であり、中心軸線Ｍの方向への移動は排除されるように、シールセグメント３がガイドされるという利点を有する。

シール構造の縦断面図である。 シールリングの第１の例示的な実施形態を示す図である。 シールリングの第２の例示的な実施形態の上面図である。 図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 シールセグメントの上面図である。 図５によるシールセグメントの側面図である。 図５によるシールセグメントの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 更なるシールセグメントの上面図である。 シールリングの第３の例示的な実施形態の上面図である。 図９の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 図８の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 シールリングの第４の例示的な実施形態の上面図である。 図１２の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。 カバーリングの上面図である。 図１４によるカバーリングの線Ｆ−Ｆに沿った断面図である。 シールリングの第５の例示的な実施形態を示す図である。 シールリングの第６の例示的な実施形態の断面図である。 ガイドリングの切り欠き部の上面図である。 能動的に作動可能なシールセグメントを有するシール構造の縦断面図である。 ガイドセグメント及びシールセグメントの相互のガイド面の２つの可能な 構造を示す図である。 ガイドセグメント及びシールセグメントの相互のガイド面の２つの可能な 構造を示す図である。

原則として、図面における同一の部分には同一の参照符号が設けられる。
図１は、ピストンロッド４をシールするシール構造１０の縦断面を示しており、ピストンロッド４は、ピストンコンプレッサの軸方向４ｂに振動する。そのような構成１０は好ましくは、各場合に第１の側壁１１ａ及び第２の側壁１１ｂを有する、軸方向４ｂに連続的に配置される複数のパッキン室１１を備え、シールリング１が各パッキン室１１内に配置される。パッキン室１１内のガス圧は、シールリング１を介して、より高い圧力Ｐ１からより低い圧力Ｐ２に低下する。この圧力の低下は、特に、シールセグメント３の面側３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間に形成されるシール隙間４３の上で行われる。本発明によるシールリング１は、例示的な実施形態において図２に示されているように、３６０度にわたって延びるとともに円形の内径Ｍ１及び中心軸線Ｍを有する保持リング２を備え、保持リング２において径方向に中心軸線Ｍに向かって変位可能に取り付けられる複数のシールセグメント３を備える。保持リング２は、一体的に構成され、３６０度の円周角に沿って接合部を有することなく延びる。図１から明らかなように、内径Ｍ１は、ピストンロッド４の外径よりも大きいように構成されており、それによって、保持リング２とピストンロッド４との間に隙間２ｆが形成される。シールセグメント外面３ｃに存在するより高い圧力Ｐ１の結果として、中心軸線Ｍの方向に変位可能に取り付けられるシールセグメント３は、その面側３ａを介して、接触力３ｍによって、ピストンロッド４の表面４ａに押される。ピストンロッド４の移動によって、シールセグメント３の面側３ａにおける摩耗が生じる。能動的な接触力３ｍ、及び、中心軸線Ｍに向かって変位可能に取り付けられるシールセグメント３の性質は、必要に応じてシールセグメント３のほぼ全体がなくなるまで、シール隙間４３が確実にシールされたままであるという結果を有する。本発明によるシールリング３はしたがって、必要に応じてシールセグメント３全体がなくなるまで、長期にわたって信頼性の高い一定のシール作用を有する。シールセグメント３は、その周方向Ｕにおいて、面側３ａの材料の除去が不均一には生じないか又は最小限に不均一にしか生じず、それによって、シール隙間４３の漏れ断面、したがってシール隙間４３のシール作用が、シールセグメント３の全体的な摩耗経路にわたって変化しないか又は目立たない小さい程度までしか変化しないという利点を有する。シールリング１は、シールセグメント３が、弾性変形及び／若しくは塑性変形しないか、又は、最小限にしか変形しないという利点を更に有し、これは、シール隙間４３の漏れ断面、したがってシール隙間４３のシール作用が、シールセグメント３の全体的な摩耗経路にわたって変化しないか又は目立たない小さい程度までしか変化しないという結果を更に有する。本発明によるシールリング１はしたがって、長期にわたって信頼性の高いシール作用を有する。

図１９は、能動的に作動可能なシールセグメント３を有するシール構造１０の縦断面を示している。示されている例示的な実施形態では、保持リング２はＬ字形であるように構成されており、シールセグメント３の位置を径方向Ｒに作動し、その結果として、シールセグメント３の面側３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間に形成されるシール隙間４３の幅を調整するために、シールセグメント３と保持リング２との間に径方向に、駆動手段１２、例えば圧電性結晶が配置される。駆動手段１２は、送電線１２ａを介して作動装置１２ｂに接続される。１つの有利な構造では、例えばシールセグメント３内に配置されるセンサ１２ｃが更に設けられ、センサ１２ｃも、信号を伝えるように、例えば線１２ｄを介して作動装置１２ｂに接続され、それによって、シール表面３ａとピストンロッド４の表面４ａとの間の距離を制御することが可能な制御回路が形成される。この距離は、有利には、シール表面３ａが表面４ａにほとんど又は全く接触しないように制御される。１つの有利な構造では、駆動手段１２は、シールリング１のそれぞれのシールセグメント３に設けられ、それによって、各シールセグメント３を好ましくは径方向Ｒに個々に変位可能に作動することもできる。１つの有利な構造では、センサ１２ｃはまた、各シールセグメント３のシール隙間４３の幅を個々に作動するために、各シールセグメント３に設けられる。

先端部２ｇの図１８に示されている構成は、好ましくは内径Ｍ１への１０分の１ミリメートル〜１０分の数ミリメートルの小さい距離Ｄ１において、周方向Ｕに連続的に配置される２つのシールセグメント３が、内径Ｍ１と先端部２ｇとの間の領域において互いに接触することができ、それによって、シールセグメント３が、必要に応じて相互の接点の領域において僅かに撓むという結果を有する。これは、シールセグメントが、先端部２ｇの領域において軸方向に特に良好なシール作用を生成するという結果を有する。更なる有利な実施形態では、先端部２ｇは、内径Ｍ１と面一に配置され、すなわち距離Ｄ１はゼロである。この構造は、シールセグメント３が、先端部２ｇの後、すなわち隙間２ｆの領域において径方向Ｒに互いに接触することができるという利点も有する。この相互の接触は、隙間２ｆが軸方向４ｂにこの地点において特に良好にシールされるという結果を有する。図２から、シールセグメント３がこの地点において比較的幅狭の端部縁３ｎを有することができることが明らかであり、この端部縁３ｎは、比較的小さい力で弾性変形又は塑性変形することができ、これは、隙間２ｆの、先端部２ｇの正面に直接的に位置付けられる領域が、好ましくはこの領域において弾性変形又は塑性変形するシールセグメント３によってシールされるという結果を有する。これは、隙間２ｆが先端部２ｇの直接的に正面の領域においてシールされるという結果を有するが、先端部２ｇ自体はシールセグメント３を有せず、先端部２ｇはピストンロッド４の表面４ａまで常に小さい距離を有する。

Claims (15)

1. ピストンロッド（４）をシールするシールリング（１）であって、円形の内径（Ｍ１）及び中心軸線（Ｍ）を有する、３６０度にわたって延びる一体的な保持リング（２）を備え、該中心軸線（Ｍ）に対して径方向に変位可能であるように保持リング（２）に取り付けられる複数のシールセグメント（３）を備え、各シールセグメント（３）は、中心軸線（Ｍ）に向かって位置合わせされるとともに前記中心軸線（Ｍ）に対して前記周方向（Ｕ）に湾曲して延びるシール表面（３ａ）を有し、各シールセグメント（３）は、相互に平行に延びる２つの横方向シールセグメントガイド面（３ｂ）を有し、前記シール表面（３ａ）は両側に位置する前記２つのシールセグメントガイド面（３ｂ）のうちの一方において終端し、前記保持リング（２）は、前記周方向（Ｕ）に相互に離間して配置される複数のガイドセグメント（２ａ）を備え、前記周方向（Ｕ）に連続する２つのガイドセグメント（２ａ）の各々は、ガイド面（２ｂ、２ｃ）を有し、該ガイド面（２ｂ、２ｃ）は、互いに向かい合って平行に延びかつ相互に離間して配置され、該ガイド面（２ｂ、２ｃ）は、前記シールセグメント（３）がシールセグメントガイド面（３ｂ）を介して前記２つの横方向ガイド面（２ｂ、２ｃ）においてガイドされて前記径方向（Ｒ）に変位可能に取り付けられるように構成されており、ガイドセグメント（２ａ）及びシールセグメント（３）は、前記周方向（Ｕ）に連続的に配置される、シールリング。
2. 前記ガイドセグメント（２ａ）は、前記中心軸線（Ｍ）の方向に先端部（２ｇ）において終端することを特徴とする、請求項１に記載のシールリング。
3. 前記先端部（２ｇ）は、前記中心軸線（Ｍ）の方向に前記内径（Ｍ１）と面一に延びることを特徴とする、請求項２に記載のシールリング。
4. 前記先端部（２ｇ）は、前記内径（Ｍ１）から０．４ｍｍの距離以下、好ましくは０．２ｍｍの距離以下だけ前記径方向（Ｒ）に離間していることを特徴とする、請求項２に記載のシールリング。
5. 各ガイドセグメント（２ａ）の前記横方向ガイド面（２ｂ、２ｃ）は、最大で９０度の角度で延び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シールリング。
6. 前記シールリングは、偶数、但し少なくとも４つのシールセグメント（３）を備えること、及び、前記シールリングは、前記シールセグメント（３）間に前記周方向（Ｕ）に配置される同数のガイドセグメント（２ａ）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールリング。
7. 前記シールリングは、奇数、但し少なくとも５つのシールセグメント（３）を備えること、及び、前記シールリングは、前記シールセグメント（３）間に前記周方向（Ｕ）に配置される同数のガイドセグメント（２ａ）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールリング。
8. 全ての前記シールセグメント（３）は、前記周方向（Ｕ）に同じ幅を有し、全ての前記ガイドセグメント（２ａ）は、前記周方向（Ｕ）に同じ幅を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載のシールリング。
9. 前記中心軸線（Ｍ）に関して互いに対向して配置される２つのシールセグメント（３）は、前記周方向（Ｕ）に同じ幅を有し、前記周方向（Ｕ）に連続的に配置されるシールセグメント（３）は、前記周方向（Ｕ）に異なる幅を有することを特徴とする、請求項６に記載のシールリング。
10. 前記周方向（Ｕ）に連続的に配置されるシールセグメント（３）は、前記中心軸線（Ｍ）の方向にオフセット値（２ｈ）だけずらして配置され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シールリング。
11. 前記オフセット値（２ｈ）は、少なくとも前記シールセグメント（３）の軸方向の幅（３ｋ）と同じ大きさであることを特徴とする、請求項１０に記載のシールリング。
12. 前記シールセグメント（３）のうちの少なくとも１つは、前記周方向（Ｕ）に隣接して配置されるシールセグメント（３）を部分的に覆うことを特徴とする、請求項１０に記載のシールリング。
13. 前記シールリングは、少なくとも１つのシールセグメント（３）を前記径方向（Ｒ）に位置決めするように構成及び配置される少なくとも１つの駆動装置（１２）を備え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シールリング。
14. 各シールセグメント（３）には、各シールセグメント（３）の位置に個々に影響を与えるように駆動装置（１２）が割り当てられることを特徴とする、請求項１３に記載のシールリング。
15. ピストンコンプレッサの軸方向（４ｂ）に延びるピストンロッド（４）をシールするシール構造（１０）であって、少なくとも１つのパッキン室（１１）を備え、該パッキン室（１１）は、第１の側壁（１１ａ）及び第２の側壁（１１ｂ）によって前記軸方向（４ｂ）に画定され、少なくとも１つのシールリング（１）が前記パッキン室（１１）に配置される、シール構造。