JP2018520324A

JP2018520324A - シール

Info

Publication number: JP2018520324A
Application number: JP2018502017A
Authority: JP
Inventors: モハメド・アール・バドロッサメイ; ユリ・エバタ
Original assignee: サン−ゴバンパフォーマンスプラスティックスコーポレイション
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-07-26
Also published as: EP3329157A1; US10927956B2; RU2684064C1; EP3329157A4; US10550942B2; CN107864663A; WO2017019753A1; CN115059761A; JP6883160B2; US20170030468A1; JP2019215083A; US20200141496A1

Abstract

シールは、中心軸線を規定する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部と、を含むジャケットであって、前記ジャケットが、３０重量％以上のＰＴＦＥ、及び１０重量％以上のフィラー材料を含み、前記フィラー材料が、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む、前記ジャケットと；前記凹部内に配置される作動用部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示はシールに関するものである。

シールは通常、２つの部品、例えばシャフト及びボアのような内側部品と外側部品との間の円環体内に生じる漏れを防止するために使用される。シールは、シャフトとボアとの間に配置することにより、異なる流体圧を維持することができる、または異なる流動要素をシールの両側に分離することができる。従来のシールは多くの場合、高温（例えば、３５０℃）に長期間曝されると異常を示すようになる。高性能エンジンに関連する産業のような産業では、効果的な密閉性が得られる状態を維持しながら高温に長期間耐えることができるシールに対する要求が継続的に高まっている。

実施形態は、例を通して例示され、添付の図に限定されるものではない。
図１は、１つの実施形態によるシールの断面図を含む。

図と組み合わせた以下の説明は、本明細書において開示される教示を理解し易くするために提供される。以下の説明は、これらの教示の特定の実施態様及び実施形態に焦点を当てている。このように焦点を当てることが、教示を説明し易くしており、これらの教示の範囲または適用可能性に対する限定と解釈されてはならない。しかしながら、他の実施形態は、本出願に開示されるこれらの教示に基づいて使用することができる。

「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含んでいる）」、「ｈａｓ（有する）」、「ｈａｖｉｎｇ（有している）」という用語、またはこれらの用語の任意の他の変形は、包括的な包含を意味するものとする。例えば、列挙される特徴を含む方法、物品、または装置は、必ずしもこれらの特徴にのみ限定される訳ではなく、明示的に列挙されていない他の特徴、またはこのような方法、物品、または装置に固有の他の特徴を含むことができる。また、異なることが明示的に示されていない限り、「ｏｒ（または）」は、包含的ＯＲ（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指しており、排他的ＯＲ（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ｏｒ）を指すものではない。例えば、条件ＡまたはＢ（ＡｏｒＢ）は、以下のいずれか１つにより満たされる：Ａが真であり（または、存在する）、かつＢが偽である（または、存在しない）、Ａが偽であり（または、存在しない）、かつＢが真である（または、存在する）、またはＡ及びＢ（ＡａｎｄＢ）の両方が真である（または、存在する）。

更に、「ａ」及び「ａｎ」を用いて、本明細書において説明される構成部材及び構成要素を記述する。これは、便宜上行われるにすぎず、本発明の範囲が広い意味を持つために行われる。この記述は、別段のことが意味されることが明らかな場合を除き、１つを含む、少なくとも１つを含む、または複数形も含むとして単数形を含む、または逆も同様であると読み取られるべきである。例えば、単一のアイテムが本明細書において説明される場合、１つよりも多くのアイテムを、単一のアイテムの代わりに使用することができる。同様に、１つよりも多くのアイテムが本明細書において説明される場合、単一のアイテムを当該１つよりも多くのアイテムの代わりに用いることができる。

別段のことが定義される場合を除き、本明細書において使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者が一般に理解する意味と同じ意味を有する。材料、方法、及び例は、例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本明細書において説明されていない限りにおいて、特定の材料及び処理作用に関する多くの詳細は、従来通りであり、シール技術を解説した入門書及び他の情報ソースに見つけ出すことができる。

本明細書において説明される実施形態によるシールは普通、凹部を規定するジャケットと、凹部内に配置される作動用部材と、を含むことができる。特定の実施形態では、ジャケットは、例えば３０重量％以上のポリマー材料と、１０重量％以上のフィラー材料と、を含む均一な組成物を含むことができる。フィラー材料をポリマー材料内に埋め込むことにより、ジャケットの１つ以上の属性を強化することができる。詳細な実施形態では、フィラー材料は、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含むことができる。

図１を参照するに、シール１００は普通、ジャケット１０２及び作動用部材１０４を含むことができる。ジャケット１０２は、凹部１１０を規定するフィンガ１０６及び１０８を含むことができる。１つの実施形態では、フィンガ１０６及び１０８は、直線１１２に対して対称とすることができるので、凹部１１０も対称である。作動用部材１０４は、凹部１１０内に配置することができる、例えば凹部１１０内に部分的に配置するか、または凹部１１０内に全体が配置されるようにすることができる。１つの実施形態では、フィンガ１０６及び１０８のうちの少なくとも一方のフィンガは、凹部１１０に向かって延びる遠位フランジ１１２を含むことができる。遠位フランジ１１２は、作動用部材１０４から凹部１１０から外れるのを防止することができる。

作動用部材１０４は、外向き付勢力を、少なくとも１つの外向き方向に、例えばフィンガ１０６及び１０８のうちの少なくとも一方のフィンガに向かう方向に加えるように適合させたボディを含むことができる。１つの実施形態では、作動用部材１０４は、例えば、螺旋バネまたはＯ字形断面形状を有するボディからなどのバネからなる。別の実施形態では、作動用部材１０４は、Ｄ字形、Ｕ字形、またはＣ字形から選択される断面形状を有することができる。詳細な実施形態では、作動用部材１０４は、カンチレバー状の形状を有することができ、作動用部材１０４の表面は、フィンガ１０６または１０８のうちの少なくとも一方のフィンガに隣接するように延びている。作動用部材１０４のカンチレバー状部分は、フィンガ１０６及び１０８を互いに離間する方向に外向きに付勢することができる。

特定の例では、作動用部材１０４は、包み込み構造を有することができる。例えば、作動用部材１０４の内側部分は、作動用部材１０４の外側部分の材料とは異なる第１材料を含むことができる。外側部分が内側部分の全部または一の周りを包み込むことができる。別の例では、作動用部材１０４は、弓形断面を有するワイヤを含むことができる。ワイヤは、螺旋状に巻くか、または巻き付けることにより、略Ｏ字形断面を形成することができる。更に別の例では、作動用部材１０４はリボンを含むことができ、リボンを巻いて略Ｏ字形断面を形成することができる。詳細な実施形態では、リボンは、互いに厚みで離間する２つの主表面を有することができる。リボンは長さ、幅、及び厚みを規定することができ、長さは幅よりも大きく、幅は厚みよりも大きい。リボンを巻いて、隣接するコイルが、半径方向に互いに部分的に、例えば１０％以上、２０％以上、または３０％以上重なり合うようにする、または隣接するコイルが半径方向に重なり合わないようにする。取り付ける前に、作動用部材１０４は、凹部１１０の直径よりも大きい直径を規定することができる。すなわち、１つの実施形態では、作動用部材１０４は、凹部１１０よりも大きくなるようにサイズ設定することができる。

１つの実施形態では、作動用部材１０４は、ジャケット１０２に対して浮遊状態とすることができる。更に詳細には、作動用部材１０４は、凹部１１０に対して自由に移動することができる。別の実施形態では、作動用部材１０４は、ジャケット１０２に連結することができ、例えば接着剤により、ジャケット１０２及び作動用部材１０４の一方または両方を機械変形させることにより、ネジ付き固定具またはネジ無し固定具により、もしくは作動用部材１０４をジャケット１０２内に少なくとも部分的に埋め込むことにより連結することができる。１つの実施形態では、作動用部材１０４の両端部をジャケット１０２内に包み込んで、作動用部材１０４がジャケット１０２から外れるのを防止することができる。接着剤を利用する実施形態では、接着剤層（図示せず）を作動用部材１０４の少なくとも一部とジャケット１０２との間に配置することができる。接着剤層は、高温溶融接着剤を含むことができる。使用することができる接着剤の例として、フルオロポリマー、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチル／ポリアミド共重合体、エチレンビニルアセテート、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ＥＴＦＥ共重合体、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、またはこれらの材料の任意の組み合わせを挙げることができる。更に、接着剤は、−Ｃ＝Ｏ、−Ｃ−Ｏ−Ｒ、−ＣＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＲ、−ＣＦ_２＝ＣＦ−ＯＲから選択される少なくとも１つの官能基、またはこれらの官能基の任意の組み合わせを含むことができ、Ｒは、１〜２０個の炭素原子を含む環状有機基または直鎖状有機基である。更に、接着剤は共重合体を含むことができる。

非限定的な例として、作動用部材１０４は、ポリマー、金属、合金、またはこれらの材料の組み合わせを含むことができる。詳細な実施形態では、作動用部材１０４は金属を含む。金属の例として、スチール、青銅、銅、モネル（Ｍｏｎｅｌ）、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）、エルジロイ（Ｅｌｇｉｌｏｙ）、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）、及びシリコンクロム鋼オイルテンパー線またはクロムバナジウム鋼オイルテンパー線を挙げることができる。１つの実施形態では、作動用部材１０４は、モリブデン、コバルト、鉄、クロム、銅、マンガン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、炭素、タングステン、またはこれらの材料の任意の組み合わせを含むことができる。詳細な実施形態では、作動用部材１０４は、３０１ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（３０１ステンレススチール）、３０２／３０４ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（３０２／３０４ステンレススチール）、３１６ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（３１６ステンレススチール）、または１７−７ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（１７−７ステンレススチール）のようなステンレススチールを含む。

１つの実施形態では、１つ以上の耐腐食性コーティング（図示せず）を作動用部材１０４に塗布することができる。耐腐食性コーティングは、１〜５０ミクロンの範囲の厚さを有することができ、例えば５〜２０ミクロンの範囲の厚さを有することができる、または７〜１５ミクロンの範囲の厚さを有することもできる。耐腐食性コーティングは、接着促進層及びエポキシ層を含むことができる。１つの実施形態では、エポキシ層は、作動用部材１０４の耐腐食性を高めることができる。例えば、エポキシ層は、水、塩などのような腐食性要素が、作動用部材１０４に触れるのをほぼ完全に防止することにより、作動用部材１０４の化学的腐食を抑制することができる。

特定の実施形態では、ジャケット１０２は、０．０１以上、０．１以上、または０．２以上の平均表面粗度Ｒａを有することができる。他の実施形態では、Ｒａは、１以下、０．５以下、または０．４以下とすることができる。詳細な実施形態では、ジャケット１０２は、０．１及び０．７を含む０．１〜０．７の範囲のＲａを有することができる。更に詳細には、Ｒａは、０．２及び０．４を含む０．２〜０．４の範囲とすることができる。

ジャケット１０２は、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、または７５以上のショアＤ硬度を有することができる。１つの実施形態では、ジャケット１０２は、１００以下、９０以下、または８０以下のショアＤ硬度を有することができる。ジャケット１０２が、４５及び１００を含む４５〜１００の範囲のショアＤ硬度を有する材料を含むことにより、ジャケット１０２が長時間の使用中に、シール１００の密閉性を十分下げることができる状態で破壊するのを防止することができることが望ましい。

特定の実施形態では、ジャケット１０２はポリマー材料を含むことができる。ポリマーの例として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスルホン、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリウレタン、ポリエステル、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、またはこれらの材料の任意の組み合わせを挙げることができる。詳細な実施形態によれば、ジャケット１０２はフルオロポリマーを含むことができる。フルオロポリマーの例として、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）からなるターポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、またはこれらの材料の任意の組み合わせを挙げることができる。ＰＴＦＥは、可動部品間の界面の摩擦を小さく保ちながら高い密閉性を示すので、本明細書において説明される詳細な実施形態に従って使用される。

特定の実施形態では、ジャケット１０２は、３０重量％以上のＰＴＦＥ、３５重量％以上のＰＴＦＥ、４０重量％以上のＰＴＦＥ、４５重量％以上のＰＴＦＥ、または５０重量％以上のＰＴＦＥを含む混合物を含むことができる。他の実施形態では、混合物は、９０重量％以下のＰＴＦＥ、７５重量％以下のＰＴＦＥ、７０重量％以下のＰＴＦＥ、６５重量％以下のＰＴＦＥ、６０重量％以下のＰＴＦＥ、または５５重量％以下のＰＴＦＥとすることができる。詳細な実施形態では、ジャケット１０２は、ジャケットの３０重量％及び９０重量％を含む３０重量％〜９０重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含む混合物を含むことができる。特定の実施形態では、混合物は、ジャケットの４０重量％及び６０重量％を含む４０重量％〜６０重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含むことができる。他の実施形態では、混合物は、ジャケットの６０重量％及び９０重量％を含む６０重量％〜９０重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含むことができる。

１つの実施形態では、混合物は更にフィラー材料を含むことができる。フィラー材料は、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含むことができる。更に詳細な実施形態では、フィラー材料は、ホウ化チタン、窒化ホウ素、シリコーン粉末、またはこれらの材料の任意の組み合わせを含むことができる。

１つの実施形態では、混合物は、１０重量％以上のフィラー材料、１５重量％以上のフィラー材料、２０重量％以上のフィラー材料、２５重量％以上のフィラー材料、３０重量％以上のフィラー材料、３５重量％以上のフィラー材料、または４０重量％以上のフィラー材料を含むことができる。１つの実施形態では、混合物は、７０重量％以下のフィラー材料、６５重量％以下のフィラー材料、６０重量％以下のフィラー材料、５５重量％以下のフィラー材料、５０重量％以下のフィラー材料、または４５重量％以下のフィラー材料を含むことができる。詳細な実施形態では、フィラー材料は、混合物全体に均一に分散させることができる。均一に分散させることにより、ジャケット１０２内の摩耗量を容易に均一にすることができるので、局所的なクラック、または局所的な摩耗のような局所的な摩耗が発生するのを防止することができる。別の詳細な実施形態では、フィラー材料は、混合物全体に不均一に分散させるようにしてもよい。このように不均一に分散させる場合、フィラー材料の重量％は、ジャケット１０２内の第１位置における重量％と、ジャケット１０２内の第２位置における重量％とが異なるように設定することができる。例えば、フィラー材料は、フィンガ１０６及び１０８を接続して合体させるジャケット１０２のヒール部よりも高密度に、フィンガ１０６及び１０８の少なくとも一方のフィンガ内に、例えばフィンガ１０６及び１０８の両方のフィンガ内に堆積させることができる。別の構成として、ヒール部は、フィンガ１０６及び１０８の一方のフィンガ、または両方のフィンガよりも高密度のフィラー材料を含むことができる。

特定の例では、混合物は、混合物の４５重量％及び５５重量％を含む４５重量％〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥ、混合物の３０重量％及び５０重量％を含む３０重量％〜５０重量％の範囲に収まる炭素繊維、及び混合物の５重量％及び１５重量％を含む５重量％〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンを含むことができる。更に特定の例では、混合物は、約５０重量％のＰＴＦＥ、約４０重量％の炭素繊維、及び約１０重量％のホウ化チタンを含むことができる。

別の特定の例では、混合物は、混合物の４５重量％及び５５重量％を含む４５重量％〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥ、混合物の３０重量％及び５０重量％を含む３０重量％〜５０重量％の範囲に収まるガラス繊維、及び混合物の５重量％及び１５重量％を含む５重量％〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンを含むことができる。更に特定の例では、ジャケット１０２は、約５０重量％のＰＴＦＥ、約４０重量％のガラス繊維、及び約１０重量％のホウ化チタンを含むことができる。

更に別の特定の例では、混合物は、約７５重量％のＰＴＦＥ、及び約２５重量％の窒化ホウ素を含むことができる。

更に別の特定の例では、混合物は、約８５重量％のＰＴＦＥ、及び約１５重量％のシリコーン粉末を含むことができる。

詳細な実施形態では、混合物は、上記フィラー材料のうちの任意の１種類以上のフィラー材料をＰＴＦＥのようなポリマー材料と組み合わせることにより形成することができる。混合は、混合物が均一に分散されて、フィラー材料の密度が比較的均一になるまで行なわれる。次に、混合物は、円環体に成形される。詳細な実施形態では、成形は、射出成形、モールド成形、キャスティング成形、ローリング成形、スタンピング成形、カッティング成形、またはこれらの成形の任意の組み合わせにより行なわれる。特定の実施形態では、成形後の円環体を１時間以上のような所定の時間を掛けて硬化させることができる。このような時点では、成形後の円環体は凹部１１０を含むことができる。別の構成として、成形後の円環体を機械加工して凹部１１０を形成するようにしてもよい。更に詳細には、凹部１１０が適切に形成されるまで、材料を成形後の円環体から除去することができる。

１つの実施形態では、作動用部材１０４は、成形後の円環体を形成した後に、凹部１１０内に配置することができる。別の実施形態では、作動用部材１０４を成形後の円環体に対して、混合物が軟性状態、柔軟状態、成形し易い状態、またはその他には、完全には硬化されていない状態になっている間に配置するようにしてもよい。これは、作動用部材１０４が、ジャケット１０２内に部分的に、または完全に包み込まれるような適用形態に適している。

特定の実施形態によれば、シール１００は、それぞれシャフト及びボアのような内側部品１１４と外側部品１１６との間に使用することができる。更に詳細には、シール１００は、外側部品１１６のボア内の領域、及び内側部品１１４の外側表面により形成される円環体の内部に配置することができる。特定の実施形態では、内側部品１１４は、外側部品１１６に対して長手方向に並進移動する、例えば往復運動することができる。他の実施形態では、内側部品１１４は、外側部品１１６に対して回転することができる。シール１００は、１種類以上の流体成分がシールの第１側面からシールの反対側の第２側面に流れ込む、または流れ出すのを防止するか、または低減させることができる。

特定の例では、内側部品１１４及び外側部品１１６は、耐高温材料で構成されるアセンブリの一部とすることができる。すなわち、アセンブリは、高温で動作する、例えば２７５℃以上、３００℃以上、３２５℃以上の温度で動作する、または３５０℃以上の温度でも動作することができる。非限定的な実施形態として、アセンブリは、ジェットエンジンのようなエンジンを含むことができ、シャフトが１つ以上の圧縮機またはタービンに対して回転する。シール１００は、シャフトと圧縮機及びタービンの少なくとも一方との間に配置されて、空気漏れ、燃料漏れのような不所望な流体漏れ、またはシールの両側面の圧力差により生じる圧力漏れを防止するか、または低減することができる。

シール１００は、高温で長時間使用することができるように適合させることができる。１つの実施形態では、シールは、３５０℃で測定される場合に、６０，０００分間以上、６５，０００分間以上、７０，０００分間以上、７５，０００分間以上、８０，０００分間以上、８５，０００分間以上、９０，０００分間以上、９５，０００分間以上、１００，０００分間以上、または１２０，０００分間以上の有効寿命を有することができる。本明細書において使用されるように、「ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｉｆｅｓｐａｎ（有効寿命）」とは、シールまたはシールを含むアセンブリが、所望の最低限の密閉動作安定性（すなわち、どのくらい長く、シールまたはアセンブリが、所定の漏れ量で動作するか、または所定の漏れ量を下回る漏れ量で動作するか）を示す期間を表わしている。有効寿命は、静的試験により測定される。静的試験では、シールが円環体内に取り付けられる場合のシール漏れ量を測定する。シールは、１０１ｍｍの初期内径、及び１０８ｍｍの初期外径を有することができる。円環体は、シールを嵌め込むとシールが溝内に取り付けられるような溝を有することができる。１５ＰＳＩの圧力をシールの一方の側面に、シールの他方の側面が室温（すなわち、２２℃）及び大気圧になっている状態で加える。アセンブリは、この状態に、所定の温度で或る時間長にわたって保持され、この時間長の間、センサが流体漏れを監視する。別の実施形態では、シールは、３６５℃で測定される場合に、６０，０００分間以上、６５，０００分間以上、７０，０００分間以上、７５，０００分間以上、８０，０００分間以上、８５，０００分間以上、９０，０００分間以上、９５，０００分間以上、１００，０００分間以上、または１２０，０００分間以上の有効寿命を有することができる。このような時間が経過した後、シール１００は、所定の漏れ量内に収まる密閉動作安定性を有することができる。

詳細な実施形態では、シールは、静的試験を用いて３５０℃で測定される場合に、１００立方センチメートル／分（ｃｃ／ｍｉｎ）未満の漏れ量を有することができる。更に詳細な実施形態では、シールは、９０ｃｃ／ｍｉｎ未満、８０ｃｃ／ｍｉｎ未満、７０ｃｃ／ｍｉｎ未満、６０ｃｃ／ｍｉｎ未満、５０ｃｃ／ｍｉｎ未満、４０ｃｃ／ｍｉｎ未満、３０ｃｃ／ｍｉｎ未満、または２０ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有することができる。別の実施形態では、シールは、静的試験を用いて３６５℃で測定される場合に、１００ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有することができる。更に詳細な実施形態では、シールは、９０ｃｃ／ｍｉｎ未満、８０ｃｃ／ｍｉｎ未満、７０ｃｃ／ｍｉｎ未満、６０ｃｃ／ｍｉｎ未満、５０ｃｃ／ｍｉｎ未満、４０ｃｃ／ｍｉｎ未満、３０ｃｃ／ｍｉｎ未満、または２０ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有することができる。

長時間使用した後、ジャケット１０２には、凹凸または圧痕が、凹部１１０に沿って、作動用部材１０４が凹部に接触して凹部を押圧付勢する箇所に発生する可能性がある。ジャケット１０２の表面の法線方向に凹凸の最大深さで測定される凹凸深さは大部分が、ジャケット１０２及び作動用部材１０４の材料特性に基づいて決定される。１つの実施形態では、３５０℃で６０，０００分間動作した後に測定される凹凸深さは、０．５ｍｍ未満、０．４５ｍｍ未満、０．４ｍｍ未満、０．３５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、０．２５ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、０．１５ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、０．０５ｍｍ未満、または０．０１ｍｍ未満である。凹凸深さは、異なる材料の使用により小さくなるので、シール１００の有効寿命が長くなると考えられる。したがって、詳細な実施形態では、凹凸深さは０．２５ｍｍ未満である。

シールの重量は、高温に長時間曝された後に変化する可能性がある。これは、例えばジャケットが荷重及び熱を受ける状態で熱的に不安定になって材料が劣化することにより生じる。この点に関して、シール１００は、熱に曝される前に測定される場合の初期比重Ｇ_Ｉ、及び３６５℃の熱に６０，０００分間にわたって曝された後に測定される場合の経年変化後の比重Ｇ_Ａを有することができる。１つの実施形態では、Ｇ_ＩはＧ_Ａよりも大きくなり得る。例えば、比Ｇ_Ｉ／Ｇ_Ａは、１．４未満、１．３５未満、１．３未満、１．２５未満、１．２未満、１．１５未満、１．１未満、または１．０５未満とすることができる。別の実施形態では、Ｇ_ＩはＧ_Ａに略等しくなり得る。すなわち、シール１００の重量は、３６５℃の熱に６０，０００分間にわたって曝された後に比較的不変のままに保たれるので、Ｇ_Ｉ／Ｇ_Ａは約１とすることができる。詳細な実施形態では、比Ｇ_Ｉ／Ｇ_Ａは、０．９５及び１．２５を含む０．９５〜１．２５の範囲、０．９６及び１．２を含む０．９６〜１．２の範囲、または０．９９及び１．１６を含む０．９９〜１．１６の範囲とすることができる。

１つの実施形態では、ジャケット材料は、高温に曝される前に測定される場合の初期破断伸びＥＡＢ_Ｉ、及び高温に曝された後に測定される場合の有効破断伸びＥＡＢ_Ｅを有することができ、ＥＡＢ_Ｉは、１５０％ＥＡＢ_Ｅ以下、１４５％ＥＡＢ_Ｅ以下、１４０％ＥＡＢ_Ｅ以下、１３５％ＥＡＢ_Ｅ以下、１３０％ＥＡＢ_Ｅ以下、１２５％ＥＡＢ_Ｅ以下、１２０％ＥＡＢ_Ｅ以下、１１５％ＥＡＢ_Ｅ以下、１１０％ＥＡＢ_Ｅ以下、または１０５％ＥＡＢ_Ｅ以下である。１つの実施形態では、比ＥＡＢ_Ｉ／ＥＡＢ_Ｅは約１．０とすることができる。すなわち、ジャケット１０２の破断伸びは、高温に曝される前に測定される結果、及び高温に曝された後に測定される結果と比較的同程度の結果として得られる。これにより、高温における長い使用期間に概ね関連付けられる摩耗量及び疲労量を低減することができる。更に別の実施形態では、ＥＡＢ_Ｉ／ＥＡＢ_Ｅは１．０未満とすることができ、例えば０．９９５未満、０．９９未満、または０．９８５未満とすることができる。

別の実施形態では、ジャケット材料は、所定の伸びを、引っ張り強度が極大値を示す（ＵＴＳ）ときに有することができ、引っ張り強度の極大値は、高温に曝された後も比較的不変である。例えば、ジャケット１０２は、高温に曝される前に測定される場合のＵＴＳ_Ｉ、及び高温に曝された後に測定される場合のＵＴＳ_Ｅを有することができ、比ＵＴＳ_Ｅ：ＵＴＳ_Ｉは、１：５以上、１：４以上、１：３以上、１：２以上、１：１以上、２：１以上、３：１以上、４：１以上であり、または５：１以上とすることもできる。１つの実施形態では、ＵＴＳ_Ｅ／ＵＴＳ_Ｉは、５未満、４未満、３未満、２未満、１未満、０．９未満、０．８未満、０．７未満、または０．６未満とすることができる。別の実施形態では、ＵＴＳ_Ｅは、１０１％ＵＴＳ_Ｉ以上、１０５％ＵＴＳ_Ｉ以上、１１０％ＵＴＳ_Ｉ以上、１１５％ＵＴＳ_Ｉ以上、１２０％ＵＴＳ_Ｉ以上、または１２５％ＵＴＳ_Ｉ以上とすることができる。

多くの異なる態様及び実施形態が想到可能である。これらの態様及び実施形態のうちの幾つかが、以下に記載される。本明細書を読み取った後、当業者であれば、これらの態様及び実施形態が例示に過ぎず、本発明の範囲を限定しないことを理解できるであろう。実施形態は、以下に列挙される複数の実施形態のうちの任意の１つ以上の実施形態に従って記述することができる。

実施形態１
シールであって：
中心軸線を規定する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部と、を含むジャケットであって、前記ジャケットが、３０重量％以上のＰＴＦＥ、及び１０重量％以上のフィラー材料を含み、前記フィラー材料が、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む、前記ジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備えるシール。

実施形態２
シールであって：
中心軸線を規定する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部と、を含むジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備え、
前記シールは、３００℃または３５０℃、もしくは３６５℃で測定される場合に、６０，０００分間以上の有効寿命を有するシール。

実施形態３
シールであって：
中心軸線を有する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部を規定する外側表面と、を含むジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備え、
前記シールは、静的試験を用いて３５０℃で測定される場合に、１００ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有し、前記ジャケットは、前記作動用部材に接触する前記表面の所定の箇所で測定される場合に、０．２５ｍｍ未満の凹凸深さを有するシール。

実施形態４
アセンブリであって：
内側部品と、
前記内側部品が配置されるボアを有する外側部品と、
前記内側部品と外側部品との間に配置されるシールと、を備え、前記シールは：
中心軸線を有する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部を規定する外側表面と、を含むジャケットであって、前記ジャケットが、３０重量％以上のＰＴＦＥ、及び１０重量％以上のフィラー材料を含み、前記フィラー材料が、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む、前記ジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備えるアセンブリ。

実施形態５
前記作動用部材は、外向き力を、少なくとも１つの外向き方向に加えるように適合させたボディを備え、前記作動用部材はバネを備え、前記作動用部材は螺旋バネを備える実施形態１から４のいずれか一つに記載のシールまたはアセンブリ。

実施形態６
前記作動用部材は、Ｄ字形、Ｕ字形、またはＣ字形から選択される断面形状を有し、前記作動用部材はカンチレバー形状を有し、前記作動用部材は包み込み構造を有し、前記作動用部材は、弓形断面を有するワイヤを含み、前記作動用部材はリボンを含み、前記作動用部材は前記凹部内で浮遊状態にあり、前記作動用部材は前記ジャケットに連結され、前記作動用部材は、前記ジャケット内に部分的に埋め込まれる実施形態１から５のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態７
前記作動用部材はＯ字形断面形状を有する実施形態１から６のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態８
前記作動用部材は、ポリマー、金属、合金、またはこれらの材料の組み合わせを含み、前記作動用部材はスチールを含み、前記作動用部材は３０１ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（３０１ステンレススチール）を含む実施形態１から７のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態９
前記ジャケットは、断面で眺めた場合に、内側フィンガ及び外側フィンガを含み、前記内側フィンガ及び外側フィンガは線対称であり、前記内側フィンガ及び外側フィンガのうちの少なくとも一方のフィンガは、前記凹部に向かって延びる遠位フランジを含み、前記作動用部材は、全体が前記凹部内に配置される実施形態１から８のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１０
前記ジャケットは、０．０１以上、０．１以上、または０．２以上の平均表面粗度Ｒａを有し、Ｒａは１以下、０．５以下、または０．４以下であり、Ｒａは、０．１及び０．７を含む０．１〜０．７の範囲であるか、または０．２及び０．４を含む０．２〜０．４の範囲である実施形態１から９のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１１
前記ジャケットは、ショアＤ硬度で測定される場合に、４５以上、５０以上、５５以上、６０以上、６５以上、７０以上、または７５以上の硬度を有し、ショアＤで測定される前記硬度は、１００以下、９０以下、または８０以下である実施形態１から１０のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１２
前記ジャケットは、３０重量％以上のＰＴＦＥ、３５重量％以上のＰＴＦＥ、４０重量％以上のＰＴＦＥ、４５重量％以上のＰＴＦＥ、または５０重量％以上のＰＴＦＥを含み、前記ジャケットは、９０重量％以下のＰＴＦＥ、７５重量％以下のＰＴＦＥ、７０重量％以下のＰＴＦＥ、６５重量％以下のＰＴＦＥ、６０重量％以下のＰＴＦＥ、または５５重量％以下のＰＴＦＥを含む実施形態１から１１のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１３
前記ジャケットは、１０重量％以上のフィラー材料、１５重量％以上のフィラー材料、２０重量％以上のフィラー材料、２５重量％以上のフィラー材料、３０重量％以上のフィラー材料、３５重量％以上のフィラー材料、または４０重量％以上のフィラー材料を含み、前記ジャケットは、７０重量％以下のフィラー材料、６５重量％以下のフィラー材料、６０重量％以下のフィラー材料、５５重量％以下のフィラー材料、５０重量％以下のフィラー材料、または４５重量％以下のフィラー材料を含み、前記フィラー材料は、前記ジャケット全体に均一に分散され、前記フィラー材料は、前記ジャケット全体に均一に分散されてはいない実施形態１から１２のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１４
前記ジャケットはフィラー材料を含み、前記フィラー材料は、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む実施形態１から１３のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１５
前記ジャケットは、前記ジャケットの４５〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの３０〜５０重量％の範囲に収まる炭素繊維フィラーを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの５〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンフィラーを含む実施形態１から１４のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１６
前記ジャケットは、約５０重量％のＰＴＦＥ、約４０重量％の炭素繊維、及び約１０重量％のホウ化チタンを含む実施形態１から１５のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１７
前記ジャケットは、前記ジャケットの４５〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの３０〜５０重量％の範囲に収まるガラス繊維フィラーを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの５〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンフィラーを含む実施形態１から１６のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１８
前記ジャケットは、約５０重量％のＰＴＦＥ、約４０重量％のガラス繊維、及び約１０重量％のホウ化チタンを含む実施形態１から１７のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態１９
前記ジャケットは、約７５重量％のＰＴＦＥ、及び約２５重量％の窒化ホウ素を含む実施形態１から１８のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態２０
前記ジャケットは、約８５重量％のＰＴＦＥ、及び約１５重量％の珪素粉末を含む実施形態１から１９のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態２１
前記シールは、３００℃、または３５０℃、もしくは３６５℃で測定される場合に、６０，０００分間以上、６５，０００分間以上、７０，０００分間以上、７５，０００分間以上、８０，０００分間以上、８５，０００分間以上、９０，０００分間以上、９５，０００分間以上、１００，０００分間以上、または１２０，０００分間以上の有効寿命を有する実施形態１から２０のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態２２
前記シールは、静的試験を用いて３５０℃で測定される場合に、１００ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有し、前記漏れ量は、９０ｃｃ／ｍｉｎ未満、８０ｃｃ／ｍｉｎ未満、７０ｃｃ／ｍｉｎ未満、６０ｃｃ／ｍｉｎ未満、５０ｃｃ／ｍｉｎ未満、４０ｃｃ／ｍｉｎ未満、３０ｃｃ／ｍｉｎ未満、または２０ｃｃ／ｍｉｎ未満である実施形態１から２１のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態２３
前記ジャケットは、６０，０００分間動作した後に前記作動用部材に接触する表面の所定の箇所で測定される場合に、０．５ｍｍ未満、０．４５ｍｍ未満、０．４ｍｍ未満、０．３５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、０．２５ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、０．１５ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、０．０５ｍｍ未満、または０．０１ｍｍ未満の凹凸深さを有する実施形態１から２２のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

実施形態２４
前記ジャケットは、熱に曝される前に測定される場合の初期比重Ｇ_Ｉ、及び３６５℃の熱に６０，０００分間にわたって曝された後に測定される場合の経年変化後の比重Ｇ_Ａを有し、Ｇ_Ｉ／Ｇ_Ａは、１．４未満、１．３５未満、１．３未満、１．２５未満、１．２未満、１．１５未満、１．１未満、１．０５未満、または１．０未満であり、Ｇ_Ｉ／Ｇ_Ａは、０．５以上、０．７５以上、または０．９５以上である実施形態１から２３のいずれか一つに記載のシールまたはシールアセンブリ。

上に説明した特徴の全ての特徴が必要である訳ではなく、特定の特徴の一部が必要である訳ではなく、１つ以上の特徴が、説明されるこれらの特徴の他に提供されることに留意されたい。更には、特徴が記述される順序は、必ずしもこれらの特徴が現われる順序ではない。

分かり易くするために、個別の実施形態ごとに本明細書において説明される特定の特徴は、組み合わせることにより単一の実施形態として提供することもできる。これとは異なり、簡潔性を期して、単一の実施形態として説明される様々な特徴は、別々に提供することもできる、または任意に細かく組み合わせて提供することもできる。

便益、他の利点、及び問題解決策を特定の実施形態に関連して上に説明してきた。しかしながら、便益、利点、問題解決策、及び任意の便益、利点、または解決策をもたらす、もしくは一層顕著にする任意の特徴（群）は、任意の請求項もしくは請求項の全ての必須の特徴、必要な特徴、または本質的な特徴であると解釈されてはならない。

本明細書において記載される実施形態の明細及び図面は、様々な実施形態の構造の概要を理解するために提示される。明細及び図面は、本明細書において記載される構造または方法を使用する装置及びシステムの構成要素及び特徴の全てに関する網羅的かつ包括的な記載として役立つために提示されるのではない。個別の実施形態を組み合わせて単一の実施形態として提供することもでき、それとは異なり、簡潔性を期して、単一の実施形態として記載される様々な特徴は、別々に提供することもできる、または任意に細かく組み合わせて提供することもできる。また、値が範囲に含まれると記載される当該範囲は、記載される範囲の両端値を含む当該範囲に収まる各値及び全ての値を含む。多くの他の実施形態が存在し得ることは、当業者には、本明細書を読み取った後にのみ明らかになる。他の実施形態は、本開示に基づいて使用することができ、かつ想到することができるので、構造的置き換え、論理的置き換え、または任意の変更は、本開示の範囲から逸脱しない限り行なうことができる。したがって、本開示は、限定としてではなく、例示として考えられるべきである。

Claims

シールであって：
中心軸線を規定する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部と、を含むジャケットであって、前記ジャケットが、３０重量％以上のＰＴＦＥ、及び１０重量％以上のフィラー材料を含み、前記フィラー材料が、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む、前記ジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備えるシール。
シールであって：
中心軸線を規定する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部と、を含むジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備え、
前記シールは、３００℃または３５０℃、もしくは３６５℃で測定される場合に、６０，０００分間以上の有効寿命を有するシール。
シールであって：
中心軸線を有する円環体と、前記中心軸線を中心として同心円状に前記円環体の内部へ延びる凹部を規定する外側表面と、を含むジャケットと、
前記凹部内に配置される作動用部材と、を備え、
前記シールは、静的試験を用いて３５０℃で測定される場合に、１００ｃｃ／ｍｉｎ未満の漏れ量を有し、前記ジャケットは、前記作動用部材に接触する前記表面の所定の箇所で測定される場合に、０．２５ｍｍ未満の凹凸深さを有するシール。
前記作動用部材は、外向き力を、少なくとも１つの外向き方向に加えるように適合させたボディを備える請求項１に記載のシールまたはアセンブリ。
前記作動用部材は、Ｄ字形、Ｕ字形、またはＣ字形から選択される断面形状を有する請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記作動用部材はＯ字形断面形状を有する請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記作動用部材は、ポリマー、金属、合金、またはこれらの材料の組み合わせを含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、断面で眺めた場合に、内側フィンガ及び外側フィンガを含み、前記内側フィンガ及び外側フィンガは線対称であり、前記内側フィンガ及び外側フィンガのうちの少なくとも一方のフィンガは、前記凹部に向かって延びる遠位フランジを含み、前記作動用部材は、全体が前記凹部内に配置される請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、０．０１以上かつ１以下の平均表面粗度Ｒａを有する請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、ショアＤ硬度で測定される場合に、４５以上かつ１００以下の硬度を有する請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、３０重量％以上のＰＴＦＥ、及び９０重量％以下のＰＴＦＥを含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、１０重量％以上のフィラー材料、及び７０重量％以下のフィラー材料を含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットはフィラー材料を含み、前記フィラー材料は、ホウ素含有材料、窒素含有材料、チタン含有材料、珪素含有材料、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらの材料の組み合わせを含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、前記ジャケットの４５〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの３０〜５０重量％の範囲に収まる炭素繊維フィラーを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの５〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンフィラーを含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。
前記ジャケットは、前記ジャケットの４５〜５５重量％の範囲に収まるＰＴＦＥを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの３０〜５０重量％の範囲に収まるガラス繊維フィラーを含み、前記ジャケットは、前記ジャケットの５〜１５重量％の範囲に収まるホウ化チタンフィラーを含む請求項１に記載のシールまたはシールアセンブリ。