JP2021508014A - 往復運動機械用のピストンロッドシールシステムおよびこのようなピストンロッドをシールする方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、往復運動機械（１）用のピストンロッドシールシステムに関し、−圧力室に設けられたピストン（９）に連結された第１の端部（８ａ）と、クランクシャフト（１０）に連結される第２の端部（８ｂ）とを有し、ハウジング（７）に収容されている、ピストンロッド（８）と、−ピストンロッド（８）とハウジング（７）の間に設けられ、第１の端部（８ａ）に面する第１の側方面（１２ａ）と、第２の端部（８ｂ）に面する第２の側方面（１２ｂ）とを備える、シールユニット（１１）と、を備え、−シールユニット（１１）は、第１の側方面（１２ａ）の近くに位置決めされた第１のロッドシール（１３）と、第１のロッドシール（１３）と第２の側方面（１２ｂ）との間に位置決めされた第２のロッドシール（１４）とを備え、シールユニット（１１）は、ハウジング（７）内に固定され、−第２のロッドシール（１４）は、液体注入パイプ（１５）を備える、システム。【選択図】図１

Description

本発明は、往復運動機械用のピストンロッドシールシステムであって、
−圧力室に設けられたピストンに連結された第１の端部と、ピストンロッドを駆動するクランクシャフトに連結された第２の端部とを有し、ハウジング内に収容されたピストンロッドと、
−ピストンロッドとハウジングとの間に設けられ、第１の端部に面する第１の外側面と第２の端部に面する第２の外側面とを備えた、シールユニットと、
を備える往復運動機械用のピストンロッドシールシステムに関する。

圧力室のシールは、常に業界内の関心の対象になっている。このようなシールは、加圧ガスを大気中に喪失することを意図していないため、経済的目的であるか、または高爆発性ガス、毒性ガス、または発ガン性ガス成分などの危険なガス成分が大気に達するのを許容しないことを意図しているために、安全目的であるか否かに関わらず、製造会社にとって、常に重要な役割を果たしてきた。

公知のシール技術は、例えばヘリウム、窒素、または他の複雑なガス混合物を使用することによりガスシールをもたらす。このようなシステムは、ユーザーの敷地でこのようなガスを貯蔵および／または生成するための付加的装置に起因して、非常に高価であるという欠点を有する。

このようなシールシステムが１００％効率的ではないため、およびシールに使用されるガスが空気と混ざるため、ユーザーは、システムから漏れて大気に達するガスの損失に関連するコストも考慮する必要がある。このような損失は、通常、装置の容量の０．５〜３％の間であり、このような損失のコストは、年ベースで大きな影響を与える。

他のシール技術は、シールを得るためにオイルとプロセスガスの混合物を生成し、オイルおよびガス混合物を捕捉し、オイルをガスから分離し、ガスを回収してオイルを再利用することに基づいている。

このようなシステムは、分離および回収プロセスのための複数の構成要素を必要とし、システム全体が非常に複雑になる。このような複雑さは、製造コストおよびメンテナンスプロセスに悪影響を与える。

このようなシステムの別の欠点は、オイル粒子によるガスの汚染であり、これはフィルターおよびオイルセパレーターなどの付加的構成要素の使用を強いる。加えて、このような汚染は、このようなシール技術に実装する圧縮機の使用を、ある特定の製造プロセスにのみ限定する。

上記の欠点を考慮して、本発明の目的は、往復運動機械用のピストンロッドをシールするための実行が容易な解決策を提供することである。このような解決策は、耐久性があり効率が良く、同時に、製造コストを低く維持し、メンテナンス処理を容易にする。

本発明の別の目的は、エネルギー効率の良い解決策を提供して、システムが関連するプロセスレベルでシステム全体の効率を改善し、環境に優しい解決策をもたらすことである。

同時に、本発明のシールシステムは、排除されないとしてもシール剤の損失が最小限になる解決策、およびユーザーがこのようなシール剤を生成または貯蔵するための付加的装置を入手する必要がない解決策を提供することを目的としている。

さらに、本発明の解決策は、制限なくあらゆる種類の産業で実行されるのに適している。

本発明は、往復運動機械用のピストンロッドシールシステムを提供することにより、上記および／または他の問題の少なくとも１つを解決し、システムは、
−圧力室に設けられたピストンに連結された第１の端部と、ピストンロッドを駆動するクランクシャフトに連結された第２の端部とを有し、ハウジングに収容される、ピストンロッドと、
−ピストンロッドとハウジングとの間に設けられ、第１の端部に面する第１の外側面と第２の端部に面する第２の外側面とを備えた、シールユニットと、
を備え、
−シールユニットは、第１の外側面の近くに位置決めされた第１のロッドシールと、第１のロッドシールと第２の外側面との間に位置決めされた第２のロッドシールとを備え、シールユニットは、ハウジング内に固定され、
−ラビリンスシールは、液体注入パイプを備える。

第２のロッドシールは、液体注入パイプを備えているため、プロセスガスと大気との間に液体バリアが形成される。さらに、シールシステムは、第１のロッドシールを備えているため、圧力室からの圧力変動は平滑化され、第２のロッドシールのレベルに向かって低減され、シールシステムの効率が向上する。

液体バリアが形成され、大気の方へのガスの漏れが最小になるか、または排除されるため、本発明による往復運動機械は、環境に優しく、非常に効率的であり、かつ危険なガスを使用するシステムで安全に使用できる。

シールユニットは、第２のロッドシールおよび液体注入パイプを備えているため、圧力室と大気との間で十分な圧力降下が保証され、非常に効率的かつ単純なシールが達成される。

同時に、ロッドシールは、シールユニットの外部からの空気が圧力室に到達するのを許容せず、これにより、第２のロッドシールは、両者の間にバッファーとして機能することができる。

さらに、第２のロッドシールに到達する液体が加圧されるため、シール能力が高くなり、その理由は、第２のロッドシールに到達するガスの圧力が注入液体の圧力で相殺され、ガス粒子が第２のロッドシールを通って大気に到達する可能性がさらにいっそう制限されるからである。

大気の方へのガスの漏れが最小になるかまたは排除されるため、損失が発生せず、機械の機能に関連する全体的なコストが低減する。

好ましくは、第２のロッドシールに注入される液体の圧力は、このような第２のロッドシールに到達するガスの圧力よりもわずかに高い値に維持される。このような手法を採用することにより、ガスは大気の方へ漏出することができない。

液体注入パイプを通じて注入された液体の圧力は、液体注入パイプに到達する液体の量を制御することにより制御される。

このような方法で第２のロッドシールに注入される液体の圧力を制御することにより、このような液体は、実際には圧力室に入ることができず、ガス粒子は、大気に到達することができない。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、第２のロッドシールは、ラビリンスシールの形である。

このラビリンスシールは、圧力室と大気との間の十分な圧力降下を保証し、ガスが圧力室から大気に到達する可能性、または大気が圧力室に到達する可能性をさらにいっそう最小限に抑える。

本発明の好ましい実施形態では、液体注入パイプを通じて注入される液体は水である。その結果として、本実施形態による往復運動機械は、限定されるものではないが、例えば、食品産業、医療産業、非常に高純度のガスを必要とする産業、または危険なガス成分（他の液体またはガスとの当該ガス成分の混合物が潜在的に非常に危険である）を使用する産業などの各種の産業で非限定的に使用することができる。

このような実施形態による往復運動機械は、注入液として水を使用するため、ピストンロッドの動きは、ピストンとシールシステムとの間に形成された水膜に影響を与えることができず、このようなシステムを非常に耐久性があり維持が容易なものにする。

さらに、水を注入液として使用することにより、提示された解決策は非常に安価であり、実装および保守が容易かつ安全である。

本発明はさらに、往復運動機械用のピストンロッドをシールする方法に関し、本方法は、
−ピストン連結された第１の端部と第２の端部とを有するピストンロッドを準備するステップと、
−ピストンロッドとハウジングとの間にシールユニットを準備して、シールユニットをハウジングに固定するステップであって、シールユニットは、第１の端部に面する第１の外側面と、第２の端部に面する第２の外側面とを備える、ステップと、
を含み、本方法は、
−第１のロッドシールを第１の外側面の近くに準備し、第２のロッドシールを第１のロッドシールと第２の外側面との間に準備するステップと、
−第２のロッドシールと流体連通状態にある液体注入パイプを通じて液体を注入するステップと、
をさらに含む。

本発明はさらに、ガス入口および圧縮ガス出口を備えるピストン圧縮機に関し、ピストン圧縮機は、本発明によるピストンロッドシールシステムを備える。

本発明はまた、真空入口および真空出口を備えるピストン真空ポンプに関し、ピストン真空ポンプは、本発明によるピストンロッドシールシステムを備える。

本発明との関連において、往復運動機械用のピストンロッドシールシステムに対して提示された利点は、往復運動機械用のピストンロッドをシールする方法、並びにこのようなシールシステムを備えるピストン圧縮機およびピストン真空ポンプにも適用されることを理解されたい。

本発明の特徴をよりよく示すために、以下に本発明によるいくつかの好ましい構成が添付の図面を参照して非限定的に例示的に説明される。

本発明による往復運動機械を概略的に示す。 本発明の実施形態によるシールユニットの断面を概略的に示す。 本発明の一実施形態によるラビリンスシールに注入された液体の巡回路を概略的に示す。 図２によるシールユニットの斜視図を概略的に示す。 本発明による真空ポンプを概略的に示す。

図１は、ガス入口２およびプロセスガス出口３を備える往復運動機械１を示す。往復運動機械１は、プロセスガスをユーザーのネットワーク４に供給するように構成される。

このような往復運動機械１は、モーター６によって駆動される要素５を備える。

往復運動機械１は、圧縮機または真空ポンプとすることができる。ここで、一例として往復運動機械１が圧縮機である状況を説明する。

このような実施例では、要素５は、圧縮機要素である。

ここで図２を参照すると、圧縮機要素５は、ハウジング７と、圧力室に設けられたピストン９に連結した第１の端部８ａおよびクランクシャフト１０に連結した第２の端部８ｂを有するピストンロッド８とを備え、クランクシャフト１０はピストンロッド８を駆動する。

図２のピストンロッドシールシステムは、圧力室とクランクシャフト１０との間に設けられている。

さらに、シールユニット１１は、ピストンロッド８とハウジング７との間に設けられ、このシールユニット１１は、第１の端部８ａに面する第１の側方面１２ａと、第２の端部８ｂに面する第２の側方面１２ｂとを備える。

図２から分かるように、シールユニット１１は、ピストンロッド８の周りに設けられている。

シール特性および圧力制御を高めるために、シールユニット１１は、第１の側方面１２ａの近くに位置決めされた第１のロッドシール１３と、第１のロッドシール１３と第２の側方面１２ｂとの間に位置決めされた第２のロッドシール１４とをさらに備える。好ましくは、シールユニット１１は、ハウジング７内に固定される。

第１のロッドシール１３が第１の側方面１２ａの近くに位置決めされることにより、このような第１のロッドシール１３が第１の側方面１２ａから最小距離に位置決めされ、この最小距離が構造的目的のために維持され、シールユニット１１の堅牢性が維持されることが理解できる。

換言すると、第１のロッドシール１３は、第１の側方面１２ａに最も近いシールである。

上記は、明らかに、第１のロッドシール１３が第２のロッドシール１４と第１の側方面１２ａとの間に位置決めされることを意味する。

第１のロッドシール１３および第２のロッドシール１４は、ピストンロッド８の周りに取り付けられている。

本発明による一実施形態では、第２のロッドシール１４は、ガス粒子が大気の方へ移動できないように圧力室と大気との間の圧力降下をもたらす、何らかの種類のシールとして選択することができる。一実施例として、限定されるものではないが、第２のロッドシール１４は、ラビリンスシール、１又は２以上のＯリングシール、１又は２以上のリップシールなどから成るグループから選択することができる。

第２のロッドシール１４は、例えば、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ、何らかの種類のゴム、何らかの種類のプラスチック、何らかの種類の金属、または他の材料、またはそれらの組み合わせなどの非限定的な何らかの種類の材料から製造される。

好ましくは、限定されるものではないが、第２のロッドシール１４は、ラビリンスシールの形である。

さらに好ましくは、第２のロッドシール１４は、液体注入パイプ１５を備える。

図２から分かるように、および試験が示しているように、圧力室内の圧力変動は、第１のロッドシール１３（セクションＩ−Ｉ）によって平滑化され、液体注入パイプ１５は、第２の側方面１２ｂおよびその特徴的な圧力値（セクションＩＩ−ＩＩ）と、第１の側方面１２ａおよびその圧力変動（セクションＩ−Ｉ）との間のバッファーとして機能する。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、第１のロッドシール１３は、ラビリンスシールとすることができる。

しかしながら、本発明は、このような種類のシールに限定されるべきではなく、例えば、限定されるものではないが、Ｏリングシール、リップシール、ブッシング、グラファイトシール、セラミックシール、または何らかの他の種類のシールなどの他の種類のシールは、同様に第１ロッドシール１３に使用することができることを理解されたい。

図２に示すように、液体注入パイプ１５は、ピストンロッド８の周りを回る円形状とすることができ、または例えば液体がそこを通って第２のロッドシール１４に注入される１又は２以上の注入点を備えることができるような、別のレイアウトを有することができる。各注入点は、ピストンロッド８の周りに分散しており、互いに等距離にあるかまたは等距離にない。

このため、液体注入パイプ１５は、実際には２つの別個のセクション、セクションＩＩＩ−ＩＩＩとセクションＩＶ−ＩＶとの間のダンパーとして機能し、ＩＩＩ−ＩＩＩでは、注入された液体の圧力は、第２の側方面１２ｂのレベルでの圧力値、典型的には大気圧にさらに影響され、セクションＩＶ−ＩＶでは、注入された液体の圧力は、圧力室からの平滑化された圧力に影響される。その結果として、公知のシールユニットと比べた場合、シール効率が高くなる。

ほぼ真ん中あたりで、液体注入パイプ１５は、第２のロッドシール１４の中央を定める位置から比較的短い距離に位置決めすることができることを理解されたい。シールユニット１１の大きさ応じて、このような距離は、２〜３ミリメートル、または数センチメートルとすることができる。

しかしながら、液体注入パイプ１５の位置は、第２のロッドシール１４の中央に配置されることに限定されるべきではなく、液体注入パイプ１５は、本発明の範囲から逸脱することなく第２のロッドシール１４の何らかの位置に、例えば、図２に示す実施例よりも第１のロッドシール１３に面する端部により近い第２のロッドシール１４の何らかの位置に、または図２に示す実施例よりも第２の側方面１２ｂに面する端部により近い第２のロッドシール１４の何らかの位置に配置できることを理解されたい。

本発明による一実施形態では、シール効率をさらに高くするために、シールユニット１１は、第１のロッドシール１３と第２のロッドシール１４との間に位置決めされた第１の液体ワイパー１６を備えることができる。第１の液体ワイパー１６は、ピストンロッド８の周りに取り付けられている。

その結果として、液体注入パイプ１５に注入された液体と、第１のロッドシール１３のレベルに存在するガスとの混合が生じるリスクが最小限になる。

さらにいっそう効率的な液体バリアを達成して、セクションＩＩ−ＩＩ内の圧力バランスを達成するために、シールユニット１１は、好ましくは、第２のロッドシール１４と第２の側方面１２ｂとの間に位置決めされた第２の液体ワイパー１７を備える。第２の液体ワイパー１７は、ピストンロッド８の周りに取り付けられている。

本発明に関連して、第１の液体ワイパー１６および第２の液体ワイパー１７の各々は、ピストンロッド８が往復運動するのを可能にし、液体をガスから分離し、流体または固体粒子が通過するのを許容しない、ピストンロッド８の周りに取り付けられた軸方向シールとして理解されたい。換言すると、第１の液体ワイパー１６および第２の液体ワイパー１７の各々は、流体または固体粒子を保持することができる構成要素として見ることができる。

第１の液体ワイパー１６および第２の液体ワイパー１７は、限定されるものではないが、例えば、何らかの種類のゴム、ＰＴＦＥ、何らかの種類のプラスチック、エラストマー、何らかの種類の金属、それらの組み合わせ、または別の材料などの、何らかの種類の材料から製作される。

さらに、第１の液体ワイパー１６および第２の液体ワイパー１７には他の種類のシールを使用することができ、本発明は、液体ワイパーの使用に限定されるべきではないことを理解されたい。他の種類のシールは、Ｏリングシール、ラビリンスシール、リップシール、ブッシング、グラファイトシール、セラミックシールなどから成るグループから選択することができる。

本発明による別の実施形態では、シールユニット１１は、液体が注入される溝１８の形態の液体流路を備え、溝１８は、第１のロッドシール１３と第２のロッドシール１４との間に位置決めされる。

この溝１８は、ピストンロッド８の周りの円形溝として実現することができる。

このような溝１８を設けることにより、シールユニット１１は、圧力室と大気との間に付加的バリアを備え、簡単かつ実施が容易な方法でシール効率がさらにいっそう高くなる。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、溝１８は、第１の液体ワイパー１６と第２のロッドシール１４との間に位置決めされている。

本発明によるさらに別の実施形態では、シールユニット１１は、第１のロッドシール１３と第１の液体ワイパー１６との間に位置決めされた第１のチャンバー１９をさらに備える。

好ましい実施形態では、限定されるものではないが、第１のチャンバー１９は、ピストンロッド８の周りの円形チャンバーとして実現することができる。

しかしながら、本発明は、第１のチャンバー１９に関する円形の形状に限定されるべきではなく、例えば、正方形、三角形、または異形のような他の形状を使用できることも理解されたい。このような第１のチャンバー１９は、ローパスフィルターの作用をもたらす。

圧力室内のガスの圧力をより効率的に平滑化するために、シールユニット１１は、均圧タンク２０を備える。図３に示されるように、第１のチャンバー１９内の流体の圧力を溝１８のレベルでの流体の圧力と等しくするためのものである。

これを達成するために、均圧タンク２０は、液体導管Ａを経由して第１チャンバー１９に接続され、液体導管Ｂを経由して溝１８に接続される。

第１のチャンバー１９および溝１８内の圧力を制御することにより、第１の液体ワイパー１６のレベルでの圧力勾配が小さく維持されるため、第１の液体ワイパー１６の効率的なシールが達成される。

図３に示すように、均圧タンク２０は、２つのセクションを含むことができ、一方のセクションは、第１のチャンバー１９からの流体が集まり、導管Ａを備えており、他方のセクションは、溝１８からの流体が集まり、導管Ｂを備える。図３に示す実施例では、第１のチャンバー１９からの流体は、均圧タンク２０の上部に集まり、溝１８からの流体は、均圧タンク２０の底部に集まる。

しかしながら、このようなレイアウトは限定的ではなく、２つのセクションを形成できる限り、別のレイアウトあるいは均圧タンク２０の別の形状でも同様に機能することを理解されたい。

このような圧力バランスを達成することにより、溝１８内に存在する液体は、第１のチャンバー１９に存在するガスの圧力値と同じかまたはほぼ同じ圧力値になり、液体が圧力室に達するリスクが排除される。

本発明による好ましい実施形態では、第１のチャンバー１９からの流体は、溝１８からの流体と混ざらない。

注入パイプ１５に注入された液体を捕らえるために、シールユニット１１は、第２のロッドシール１４と第２の側方面１２ｂとの間に位置決めされた第２のチャンバー２１をさらに備える。

第２のチャンバー２１は、好ましくは導管Ｃを備え、このような液体が液体容器２２に到達するのを可能にする。このような液体容器２２は、好ましくは大気圧である。

第１のチャンバー１９と第２のチャンバー２１は、ピストンロッド８の周りに実現される。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、第２のチャンバー２１は、第２のシール１４と第２の液体ワイパー１７との間に位置決めされる。

その結果として、万一液体が第２のチャンバー２１を通る場合、液体は、第２の液体ワイパー１７によって止められて、大気に到達することができないであろう。

このような予防策によって、本実施形態によるシールユニット１１は、製造が非常に容易になり、危険なガス成分を使用する用途で安全に使用できるようになる。

シールユニット１１は、ガスおよび注入された液体の損失を最小にするかまたは排除し、その効率を向上し、往復運動機械１の機能およびメンテナンスプロセスに関連するコストを低減する。

好ましくは、限定されるものではないが、第２のチャンバー２１は、ピストンロッド８の周りの円形チャンバーとして実現することができる。

好ましい実施形態では、限定されるものではないが、往復運動機械は、水注入機械である。

本発明による別の好ましい実施形態では、限定されるものではないが、液体注入パイプ１５を通って注入される液体は、水である。

一般的に、水は往復運動機械１が関連するプロセスに影響を与えないので、往復運動機械１は、各種用途および各種産業で使用することができる。

さらに、機械の機能に関連するコストは、さらにいっそう低減され、本実施形態による往復運動機械は、環境に優しい。

しかしながら、限定されるものではないが、例えばオイルまたは何らかの他に種類のシール液などの他の液体を同様に使用できることは除外すべきではない。

さらに、このような液体が物質の組み合わせによって得られること、またはこのような液体が何らかの種類の添加剤をさらに含むことができることは除外すべきではない。

本発明による別の実施形態では、シールユニット１１は、接続手段である導管Ｄを介して液体注入パイプ１５に接続される液体容器２２をさらに備える。

接続手段である導管Ｄは、例えば、液体パイプまたは一体型流路の形である。

好ましくは、限定されるものではないが、液体容器２２は、大気圧下の液体を含む。

液体注入を効率的に行うために、シールユニット１１は、限定されるものではないが、例えば、ポンプ、加圧流体を含むタンク、インペラ、または何らかの他の供給源である、液体注入パイプ１５に供給する加圧液体の供給源を備えることができる。

好ましくは、このような供給源は、ポンプ２３の形とすることができる。例えば、ポンプ２３は、導管Ｄに取り付けられている。

ポンプ２３は、液体注入パイプ１５を通じてさらに注入される加圧液体を供給するのを助ける。

その結果として、液体注入パイプ１５を通じて注入される液体の圧力は、ポンプ２３のサイズおよびその回転速度の影響を受ける。

さらに、均圧タンク２０は、第１のチャンバー１９に向かう第１の連通パイプ（導管Ａ）、溝１８に向かう第２の連通パイプ（導管Ｂ）、および液体容器２２に向かう第３の連通パイプ（導管Ｅ）を備えることができる。

図３に示される矢印は、液体流れの好ましい方向を示す。

好ましくは、導管Ａ〜Ｄの各々は、液体注入パイプ１５、溝１８、第１のチャンバー１９および第２のチャンバー２１に到達する液体パイプまたは一体型流路を備えることができる。図２に示されかつ図４にさらに示される実施例では、このような導管の少なくとも一部は、シールユニット１１の本体を貫通して形成することができるが、他のレイアウトも考慮されるべきであり、本発明は、例示された実施例に限定されるべきではない。

好ましくは、導管Ｅは、導管Ｄまたは液体容器２２と連通することができる液体パイプまたは流路を備える。

液体注入パイプ１５、溝１８、第１のチャンバー１９、および第２のチャンバー２１とより容易に連通するために並びにより容易に全体レイアウトを得るために導管Ａ〜Ｄが形成され、第２の側方面１２ｂを通じて液体注入パイプ１５、溝１８、第１のチャンバー１９、および第２のチャンバー２１と連通するが、これらは、同様に、第１の側方面１２ａまたはシールユニット１１の別の面を通じて形成され、連通することができる。

図３に示すように、第２のロッドシール１４に注入された液体の巡回路がこのような方法で構築されるため、何らかの付加的な構成要素なしで、第２のチャンバー２１に到達する何らかの液滴が収集されて液体容器２２に戻される。

さらに、万一、液滴が第１のチャンバー１９に到達する場合、このような液滴は、同様に、何らかの付加的な構成要素なしで、導管Ａを通じて捕捉されて均圧タンク２０に運ばれることになり、液滴は、均圧タンク２０から収集して再循環させることができる。

さらに、第１のチャンバー１９に到達するガスは、同様に、何らかの付加的な構成要素なしで、収集されて圧力室に戻される。したがって、均圧タンク２０内で最小値２５に達すると、バルブ２６が作動してより多くの流体が均圧タンク２０に到達するのを可能にし、その中に捕捉されたガスは、強制的に導管Ａおよび第１のチャンバーを通って圧力室に到達するようにされる。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、ピストンロッド８および圧力室は、共通のハウジング７を備える。

共通のハウジング７を備えることにより、往復運動機械１のシールがさらに保証され、製造および取り付けプロセスをより容易に行うことができる。

図４は、本発明による導管Ａ〜Ｄのレイアウトの一実施例を示す。

しかしながら、別のレイアウトも可能であり、本発明は提示された実施例に限定されるべきではないことを理解されたい。

往復運動機械１が使用される用途に応じて、シールユニット１１は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の組み合わせで、本明細書に示される技術的特徴の一部あるいは全てを備えることができる。技術的特徴とは、少なくとも、第１のロッドシール１３、第２のロッドシール１４、液体注入パイプ１５、第１の液体ワイパー１６、第２の液体ワイパー１７、溝１８、第１のチャンバー１９、第２のチャンバー２１、均圧タンク２０、液体容器２２、ポンプ２３、バルブ２６、および導管Ａ〜Ｅのレイアウトを意味する。

本発明によるシールユニット１１の作動原理は非常に単純であり、以下の通りである。

シールユニット１１は、往復運動機械のピストンロッド８とそのハウジング７との間に設けられ、シールユニット１１は、ハウジング７内に固定される。

往復運動機械１の作動時、圧力室に存在する圧力変動は、第１のロッドシール１３によって平滑化される。

また、シールユニット１１は、第１の側方面１２ａと第１のチャンバー１９との間に順々に配置された複数の当該第１のロッドシール１３を備えることも可能である。当該第１のロッドシール１３は、同じ種類であるかまたは異なる種類である。効率的なシールを実現するために、ラビリンスシールの形をした第２のロッドシールが設けられており、液体は、液体注入パイプ１５を通じて注入される。したがって、液体バリアが生成され、ガスが大気に到達するのを阻止する。

好ましい実施形態では、限定されるものではないが、第１のロッドシール１３は、ラビリンスシールとして選択することができる。

本発明による別の実施形態では、より効率的なシールのために、注入液体は加圧される。

さらに効率的なシールを達成するために、第１のロッドシール１３の後の圧力は、第１の液体ワイパー１６の後の圧力と均一にすることができる。

第１のロッドシール１３の後の圧力は、第１のロッドシール１３と第１の液体ワイパー１６との間に定められた箇所での、ピストンロッド８のレベル、またはピストンロッド８とシールユニット１１との間のレベルに存在する流体の圧力として理解されるべきである。

第１の液体ワイパー１６の後の圧力は、第２のロッドシール１４と第１の液体ワイパー１６との間に定められた箇所での、ピストンロッド８に到達する液体の圧力として、またはピストンロッド８とシールユニット１１との間に存在する流体の圧力として理解されるべきである。

圧力を簡単に均一にするために、均圧タンク２０が設けられる。

本発明による実施形態では、圧力を均一にするステップは、第２のロッドシール１４に注入された液体を導くステップと、第２のシール１４と第１のロッドシール１３との間に位置決めされた溝１８を、導管Ｂを通じて均圧タンク２０と流体連通状態に至らせるステップとを含む。

本発明による別の実施形態では、圧力を均一にするステップは、導管Ａを通じて第１のチャンバー１９の流体流路を均圧タンク２０と流体連通状態に至らせるステップを含み、第１のチャンバー１９は、第１のロッドシール１３と溝１８との間に設けられている。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、液体注入パイプ１５を通じて注入された液体の圧力は、第１のチャンバー１９内の流体よりも高いまたは僅かに高い値に維持される。

さらに、第２のチャンバー２１を設けることができ、第２のチャンバー２１は、第２のロッドシール１４と第２の側方面１２ｂとの間に位置決めされる。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、液体注入パイプ１５を通じて注入される液体は水である。

好ましくは、第２のチャンバー２１からの液体は、液体容器２２に戻され、さらに液体注入パイプ１５に戻される。その結果として、液体注入パイプ１５に注入された液体は、再循環されて再利用される。

本方法は、液体容器２２の圧力を大気圧に維持するステップをさらに含む。

必要とされる結果が常に得られることを保証するために、均圧タンク２０内に存在する液体のレベルは、液体容器２２と均圧タンク２０との間に設けられた流体パイプ（導管Ｅ）のバルブ２６を開閉することにより、最大値２４以下に維持される。

さらに、均圧タンク２０内に存在する液体のレベルは、バルブ２６を開閉することにより最小値２５以上に維持することができる。

好ましい実施形態では、限定されるものではないが、均圧タンク２０内に存在する液体のレベルは、バルブ２６を開閉することにより最大値２４と最小値２５の間に維持することができる。

このようなバルブ２６は、自動作動バルブまたは手動作動バルブなどの何らかの種類のバルブとすることができる。

バルブ２６が自動的に作動する場合、例えば均圧タンク２０の中に取り付けられたレベルセンサから、または均圧タンク２０の中に取り付けられたフローターから開閉命令を直接、受け取ることができる。

また、液体の高さを最大値２４と最小値２５の間で維持するための他の技術は、本発明から除外されるべきではない。

均圧タンク２０の中に存在する液体のレベルは、最大値２４と最小値２５の間に維持されることが好ましく、第１チャンバー１９からの流体は溝１８に到達しない（またはその逆）ようになっている。

本発明による好ましい実施形態では、限定されるものではないが、往復運動機械１はピストン圧縮機である。

上記のように、本発明は、往復運動機械１が圧縮機であるというシナリオで説明されてきたが、このような機械は、真空ポンプ１０１であることも可能である。

このような場合には、要素５は真空要素１０５である。

したがって、往復運動真空ポンプ１０１は、ユーザーのネットワークに接続された入口１０２と、大気または外部ネットワーク１０４に接続された出口１０３とを有する真空要素１０５を含む。真空要素１０５は、モーター１０６によって駆動される。

真空ポンプ１０１の場合、シールユニット１１は、上記と同じレイアウトおよび同じ機能特性を有することを理解されたい。

本発明による好ましい実施形態では、往復運動真空ポンプ１０１は、ピストン真空ポンプである。

本発明との関連において、本明細書で定められた様々な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の組み合わせで使用することができることを理解されたい。

本発明は、実施例として説明されかつ図面に示された実施形態に限定されるものではないが、このようなシールユニット１１は、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変形形態で実現することができる。

Claims (34)

1. 往復運動機械（１）用のピストンロッドシールシステムであって、
   圧力室に設けられたピストン（９）に連結されるようになっている第１の端部（８ａ）と、前記ピストンロッド（８）を駆動するクランクシャフト（１０）に連結されるようになっている第２の端部（８ｂ）とを有し、ハウジング（７）に収容されている、ピストンロッド（８）と、
   前記ピストンロッド（８）と前記ハウジング（７）の間に設けられ、前記第１の端部（８ａ）に面する第１の側方面（１２ａ）と、前記第２の端部（８ｂ）に面する第２の側方面（１２ｂ）とを備える、シールユニット（１１）と、
   を備え、
   前記シールユニット（１１）は、前記第１の側方面（１２ａ）の近くに位置決めされた第１のロッドシール（１３）と、前記第１のロッドシール（１３）と前記第２の側方面（１２ｂ）との間に位置決めされた第２のロッドシール（１４）とを備え、前記シールユニット（１１）は、前記ハウジング（７）内に固定され、
   前記第２のロッドシール（１４）は、液体注入パイプ（１５）を備え、
   前記液体注入パイプ（１５）は、前記第２のロッドシール（１４）の中央に位置決めされている、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記第２のロッドシール（１４）は、ラビリンスシール、Ｏリングシールから成るグループから選択することができる、
   請求項１に記載のシールシステム。
3. 前記シールユニット（１１）は、前記第１のロッドシール（１３）と前記第２のロッドシール（１４）との間に位置決めされた第１の液体ワイパー（１６）を備える、
   請求項１または２に記載のシールシステム。
4. 前記シールユニット（１１）は、前記第２のロッドシール（１４）と前記第２の側方面（１２ｂ）との間に位置決めされた第２の液体ワイパー（１７）を備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のシールシステム。
5. 前記シールユニット（１１）は、液体が注入される溝（１８）の形をした液体流路を備え、前記溝（１８）は、前記第１のロッドシール（１３）と前記第２のロッドシール（１４）との間に位置決めされる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のシールシステム。
6. 前記溝（１８）は、前記第１の液体ワイパー（１６）と前記第２のロッドシール（１４）との間に位置決めされる、
   請求項３および５に記載のシールシステム。
7. 前記溝（１８）は、ピストンロッド（８）の周りで円形である、
   請求項５または６に記載のシールシステム。
8. 前記シールユニット（１１）は、前記第１のロッドシール（１３）と前記第１の液体ワイパー（１６）との間に位置決めされた第１のチャンバー（１９）をさらに備える、
   請求項３に記載のシールシステム。
9. 前記第１のチャンバー（１９）は、前記ピストンロッド（８）の周りで円形である、
   請求項８に記載のシールシステム。
10. 前記シールユニット（１１）は、前記第１のチャンバー（１９）内の流体の圧力を、前記溝のレベルでの流体の圧力と均一にするための均圧タンク（２０）を備える、
    請求項５または６、および８に記載のシールシステム。
11. 前記シールユニット（１１）は、前記第２のロッドシール（１４）と前記第２の側方面（１２ｂ）との間に位置決めされた第２のチャンバー（２１）をさらに備える、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のシールシステム。
12. 前記第２のチャンバー（２１）は、前記第２のロッドシール（１４）と前記第２の液体ワイパー（１７）との間に位置決めされる、
    請求項４および１１に記載のシールシステム。
13. 前記第２のチャンバー（２１）は、前記ピストンロッド（８）の周りで円形である、
    請求項１１または１２に記載のシールシステム。
14. 前記往復運動機械（１）は、水注入機械である、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載のシールシステム。
15. 前記液体注入パイプ（１５）を通じて注入される液体は水である、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載のシールシステム。
16. 前記シールユニット（１１）は、接続手段（導管Ｄ）を介して前記液体注入パイプ（１５）に接続される液体容器（２２）をさらに備える、
    請求項１から１５のいずれか１項に記載のシールシステム。
17. 前記接続手段（導管Ｄ）は、液体パイプまたは一体型流路を備えることができる、
    請求項１６に記載のシールシステム。
18. 前記均圧タンク（２０）は、前記第１のチャンバー（１９）に向かう第１の連通パイプ（導管Ａ）と、前記溝（１８）に向かう第２の連通パイプ（導管Ｂ）と、前記液体容器（２２）に向かう第３の連通パイプ（導管Ｅ）とを備える、
    請求項１０および１６に記載のシールシステム。
19. 前記ピストンロッド（８）および前記圧力室は、共通のハウジング（７）を備える、
    請求項１から１８のいずれか１項に記載のシールシステム。
20. 往復運動機械（１）用のピストンロッドをシールするための方法であって、
    −ピストン（９）に連結された第１の端部（８ａ）と第２の端部（８ｂ）とを有するピストンロッド（８）を準備するステップと、
    −前記ピストンロッド（８）とハウジング（７）との間にシールユニット（１１）を準備して、前記シールユニット（１１）を前記ハウジング（７）に固定するステップであって、前記シールユニット（１１）は、前記第１の端部（８ａ）に面する第１の側方面（１２ａ）と、前記第２の端部（８ｂ）に面する第２の側方面（１２ｂ）とを備える、ステップと、
    を含み、前記方法は、
    −第１のロッドシール（１３）を前記第１の側方面（１２ａ）の近くに準備し、第２のロッドシール（１４）を前記第１のロッドシール（１３）と前記第２の側方面（１２ｂ）との間に準備するステップと、
    −前記第２のロッドシール（１４）と流体連通状態にある液体注入パイプ（１５）を通じて液体を注入するステップと、
    −前記液体注入パイプ（１５）を前記第２のロッドシール（１４）の中央に位置決めするステップと、
    をさらに含むことを特徴とする方法。
21. 前記注入液体が加圧される、
    請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１のロッドシール（１３）の後の圧力を、第１の液体ワイパー（１６）の後の圧力と均一にするステップをさらに含む、
    請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記圧力を均一にするステップは、前記注入液体を前記第２のロッドシール（１４）に導くステップと、前記第２のロッドシール（１４）と前記第１のロッドシール（１３）との間に位置決めされた溝（１８）を、前記均圧タンク（２０）と流体連通状態に至らせるステップとを含む、
    請求項２２に記載の方法。
24. 前記圧力を均一にするステップは、第１のチャンバー（１９）の流体経路を前記均圧タンク（２０）と流体連通状態に至らせるステップをさらに含み、前記第１のチャンバ（１９）は、前記第１のロッドシール（１３）と前記溝（１８）との間に設けられる、
    請求項２３に記載の方法。
25. 前記液体注入パイプ（１５）を通じて注入された前記液体の圧力を、前記第１のチャンバー（１９）内の流体よりも大きな値に維持するステップをさらに含む、
    請求項２０から２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記第２のロッドシール（１４）と前記第２側方面（１２ｂ）との間に位置決めされた第２のチャンバー（２１）を準備するステップをさらに含む、
    請求項２０から２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記液体注入パイプ（１５）を通じて注入される液体は水である、
    請求項２０から２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記液体を前記第２のチャンバー（２１）から液体容器（２２）に、さらに前記液体注入パイプ（１５）に戻すステップをさらに含む、
    請求項２６に記載の方法。
29. 前記液体容器（２２）の圧力を大気圧に維持するステップをさらに含む、
    請求項２８に記載の方法。
30. 前記液体容器（２２）と前記均圧タンク（２０）との間に設けられた流体パイプ（導管Ｅ）上のバルブ（２６）を開閉することによって、前記均圧タンク（２０）内の前記液体のレベルを最大値（２４）以下に維持するステップをさらに含む、
    請求項２３または２４に記載の方法。
31. 前記液体容器（２２）と前記均圧タンク（２０）との間に設けられた流体パイプ（導管Ｅ）上のバルブ（２６）を開閉することによって、前記均圧タンク（２０）内の前記液体のレベルを最小値（２５）以上に維持することをさらに含む、
    請求項２３、２４、または３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記液体容器（２２）と前記均圧タンク（２０）との間に設けられた流体パイプ（導管Ｅ）上のバルブ（２６）を開閉することによって、前記均圧タンク（２０）内の前記液体のレベルを、最大値（２４）と最小値（２５）との間で維持するステップをさらに含む、
    請求項２３、２４、３０、または３１のいずれか１項に記載の方法。
33. ガス入口および圧縮ガス出口を備えるピストン圧縮機であって、請求項１から１９のいずれか１項に記載のピストンロッドシールシステムを備えることを特徴とする、ピストン圧縮機。
34. 真空入口および真空出口を備えるピストン真空ポンプであって、請求項１から１９のいずれか１項に記載のピストンロッドシールシステムを備えることを特徴とする、ピストン真空ポンプ。

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