JP2023536028A - 機械要素で漏れ流を密封するための密封機器、密封システム、および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、作動機械（１１）の、横断面が円形の機械要素（７）上の漏れ流を密封するための密封機器（９ｃ）であって、上流端部（１４ｃ）および下流端部（１５ｃ）を有し、機械要素（７）が伸展する筐体（１２ｃ）と、筐体（１２ｃ）の上流端部（１４ｃ）に配列された上流圧力チャンバ（１７ｃ）と、筐体（１２ｃ）の下流端部（１５ｃ）に配列された下流圧力チャンバ（１８ｃ）と、上流圧力チャンバ（１７ｃ）と下流圧力チャンバ（１８ｃ）の間に配列され、筐体（１２ｃ）内部に搭載され、機械要素（７）に密封して押し当たる密封要素（１６）と、密封要素（１６）の周囲に伸び、下流圧力チャンバ（１８ｃ）に上流圧力チャンバ（１７ｃ）を流体で接続するバイパス管路（１９）と、流れる漏れ流体の圧力を所定の圧力差だけ低減するように設計され、バイパス管路（１９）内に配列された絞り要素（２０）とを備える密封機器（９ｃ）に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、詳細にはたとえば、圧力を発生させるために容積型ポンプまたは機械上で、回転するノズルヘッドまたは直線の動きを伴うスケール除去システム上の霧吹きノズル用の軸または本体用の回転ユニオンで使用する、回転してまたは直線に動く機械要素上の漏れ流を密封するための密封機器、密封システム、および方法に関する。本発明に関して考えられる他の用途は、加工産業で熱交換する容器、パイプライン、および管の洗浄、鋼鉄、アルミニウム、および金属の産業での表面処理、ならびに多くの他の高圧用途、たとえば船および構造物上の塗料除去、コンクリート修繕、採鉱、およびトンネル掘りとすることができる。

本発明の代表的用途では、鋼鉄またはアルミニウム製造で使用するなど、金属本体をスケール除去するためのシステムは、１０００バールから４０００バールまでの範囲の高水圧で作動する。そのような高水圧に耐えるスケール除去システム用の水封は、回転ユニオンを使用して、回転する機械要素を密封しなければならないときに特に難題を提起する。スケール除去システムでは、これらの機械要素は、回転するノズルヘッドであり、一方、圧力を発生させるためのシステムでは、機械要素は、直線運動を遂行するピストンまたはプランジャである。

米国特許第６，０２９，６８１号明細書 米国特許第７，９５８，６０９号明細書

本発明の目的は、構造的に簡単な手法で手間がかからなく低損失の密封を提供する解決手段を生み出すことであり、その密封は、たとえば、回転するノズルヘッドを用いるスケール除去システム、または直線に動くピストンもしくはプランジャを用いる圧力発生システムに適している。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する密封機器を用いて実現される。

高圧下の作動流体で作動する作動機械の、横断面が円形の機械要素上の漏れ流を密封するための、本発明による密封機器は、上流端部および下流端部を有する、横断面が円形の機械要素が伸展できる管状筐体と、筐体の上流端部に配列された上流圧力チャンバと、筐体の下流端部に配列された下流圧力チャンバと、上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間に配列された密封要素であって、筐体内部に搭載され、密封要素に対して動く機械要素に密封して少なくとも部分的に押し当たる密封要素と、密封要素の周囲に伸びるバイパス管路であって、筐体内部で少なくとも部分的に伸びるように配列され、下流圧力チャンバに上流圧力チャンバを流体で接続するように設計されたバイパス管路と、上流圧力チャンバからバイパス管路を通り下流圧力チャンバに流れる漏れ流体の圧力を所定の圧力差だけ低減するように設計された絞り要素であって、バイパス管路内で上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間に配列された絞り要素とを備え、漏れ流体は、高圧下の作業流体の一部である。

本発明が基づく目的はまた、請求項１３に記載の特長を有する密封システムにより達成される。

本発明による密封システムは、請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封ユニットの特徴を有する注入口密封ユニットと、請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封ユニットの特徴を有する流出口密封ユニットと、横断面が円形であり軸方向に伸展し、高圧下の作動流体を用いて作動するように設計された作動機械の機械要素とを備え、注入口密封ユニットおよび流出口密封ユニットは、機械要素の軸方向に関して前後に直列に配列され、注入口密封ユニットおよび流出口密封ユニットの対応する密封要素は、対応する密封要素に対して動く機械要素に密封して少なくとも部分的に押し当たる。

本発明が基づく目的はまた、請求項２０に記載の特長を有する方法により達成される。

請求項１～１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの密封機器を使用して高圧下の作動流体で作動する作動機械の、横断面が円形の機械要素上の漏れ流を密封するための、本発明による方法では、少なくとも１つの密封機器の密封要素を横断面が円形で軸方向に伸展する機械要素と密封して接触させる。次いで漏れ流の漏れ流体を用いて少なくとも１つの密封機器の上流圧力チャンバ内に第１の圧力を設定し、その後、次いでバイパス管路内に配列された絞り要素を用いて少なくとも１つの密封機器の下流圧力チャンバ内に第２の所定の圧力を設定する。次いで、第１の圧力および第２の所定の圧力により得られた圧力差を用いて、密封力で互いに接触して密封要素および筐体を移動させる。

対応する従属請求項で、本発明の有利で役立つ実施形態および開発形態を開示する。

本発明は、上流圧力チャンバ内よりも下流圧力チャンバ内の漏れ流体の圧力が小さくなるように、バイパス管路および絞り要素を介して上流圧力チャンバ内の作動流体から結果として得られる漏れ流体の高圧を密封機器が低減する方法を提供する。上流圧力チャンバ内の圧力および下流圧力チャンバ内の圧力は、密封要素に密封力を加え、その力は、信頼できるように機械要素を密封する。このようにして、圧力が適用されたときに自身の密封効果を現し、密封要素と機械要素の間の領域を信頼できるように確実に密封する密封機器を提供する。密封効果は、密封要素に作用する漏れ流体の圧力による力に、その結果、上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間の圧力差に基づく。上流圧力チャンバ内の漏れ流体の圧力は、絞り要素を用いて部分的にしか低減できず、その結果、下流圧力チャンバ内の漏れ流体の圧力は、依然として周囲圧力よりも著しく高い可能性がある。それに応じてこの場合、漏れ流体の全圧力が、おそらくは非常に高い圧力が密封要素に加えられるのではなく、むしろ上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間の圧力差に対応する低減された圧力が加えられる。密封要素に作用するそのような圧力低下は、密封要素の密封性能を改善し、密封要素および密封機器の耐用年数に有利な影響を及ぼす。間隙流用の、従来技術で公知の密封の場合、容積損失は、漏れ流に起因して２０％～５０％であるが、本発明による密封機器は、これらの容積損失を何倍以上も低減し、およそ２％～５％になり、その結果それに対応して、これに関して容積損失を補償するために作動機械により、より少ないエネルギーを費やさなければならない。このようにして、本発明による解決手段は、さらに高い圧力さえ低い流体損失で信頼できるように密封し、一方、低摩耗で手間のかからない密封機器を提供する。本発明による密封機器を用いれば、高圧でさえ効果的で低摩耗の密封を達成できる。本発明の意味の範囲内で、絞り要素は、上流圧力チャンバ内の圧力の所定の絞りを行うことにより、上流圧力チャンバ内の圧力から下流圧力チャンバ内の圧力を導出するように構成された任意の要素とすることができる。その上、本発明の意味の範囲内で、バイパス管路は、上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間で漏れ流体を直接または間接に移送できるようにする任意のタイプの接続とすることができる。最後に、本発明の意味の範囲内で、密封要素に対して動く機械要素は、回転する動きまたは軸方向の動きを実行し、その結果、機械要素の動きが密封要素に対して常に行われる機械要素を意味するとして理解すべきである。

本発明の実施形態では、密封要素および筐体を互いに対して動かすことができるように搭載することを提供する。それに応じて、下流圧力チャンバ内の圧力および／または上流圧力チャンバ内の圧力は、密封機器または機械要素の軸方向に沿って密封圧力を加えることができ、代わりにまたは追加で、下流圧力チャンバ内の圧力および／または上流圧力チャンバ内の圧力はまた、密封機器または機械要素の半径方向に沿って密封圧力を加えることができる。

それに応じて、本発明の他の実施形態では、所定の圧力差の結果、筐体および密封要素を互いに対して移動できるように密封して搭載することを提供し、その結果、機械要素は、密封機器を加圧するときに高圧でさえ信頼できるように安全に動的に密封できる。その結果として、上流圧力チャンバの圧力および下流圧力チャンバの圧力は、筐体および密封要素を互いに対して密封した手法で移動させ、密封機器および／または機械要素の軸方向に沿って互いに接触して筐体および密封要素を密封して移動させることができる。このようにして、密封機器に圧力を加えるとき、特に効果的な動的密封効果を達成でき、加えた圧力の大きさに応じて自動的に密封効果に順応する。

本発明によれば、下流圧力チャンバ内の圧力、およびその結果、その圧力により生じた密封力は、上流圧力チャンバの圧力と共に増大する可能性があり、詳細には直線的に増大する可能性がある。その結果、本発明による密封機器の密封効果は、作動流体の圧力が増大するにつれて自動的に増大し、密封ユニットまたは機械要素の軸方向と半径方向の両方で信頼できるように密封をもたらす。

本発明の実施形態では、密封機器および機械要素を互いに同軸に配列でき、その結果、密封機器および機械要素の軸方向および／または半径方向は一致する。

本発明の一実施形態によれば、上流圧力チャンバの圧力と下流圧力チャンバの圧力の間の圧力差が最大で上流圧力チャンバの圧力の４分の１に、特に好ましくは上流圧力チャンバの圧力の６分の１に達するように絞り要素を設計する。その結果、下流圧力チャンバの圧力は著しく高く、上流圧力チャンバの圧力と下流圧力チャンバの圧力の間の圧力差は、たとえば１０００バール～６０００バール以上のオーダーの高い作動流体圧力でさえ信頼できる低摩耗密封を実現するには著しく低い。詳細には、絞り要素は、複数の密封機器が直列に前後に配列され密封システムを形成する場合、対応する上流圧力チャンバの圧力と対応する下流圧力チャンバの圧力の間の圧力差が８００バールに、好ましくは２５０バール～６００バールに達するように設計できる。本発明による密封機器を用いると、回転している機械要素に関してさえこの大きさの圧力差を、信頼できるように低摩耗で密封できる。

他の実施形態では、本発明は、密封要素を少なくとも部分的に筐体と接触して配列することを提供する。実際には密封要素は、密封要素に対して動いている機械要素と、規定された、または所定の手法で、その結果制御可能な手法で漏れ流の誘導が行われる筐体手段の両方に少なくとも部分的に押し当たり、漏れ流は、制御された所定の手法でバイパス管路を通って流れる。

規定された、または所定の、その結果制御可能な漏れ流の誘導に関しては、密封要素と筐体の間に密封して配列された少なくとも１つの密封本体を提供する場合が有利である。

有利な耐用年数に関しては、本発明は、他の実施形態で密封要素がプラスチック材料繊維、ポリアラミド繊維、炭素繊維、またはケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）繊維を有することを提供する。

本発明の一実施形態では、上流圧力チャンバおよび／または下流圧力チャンバは、少なくとも部分的に筐体内部に収容できる。

代替実施形態によれば、上流圧力チャンバおよび／または下流圧力チャンバは、少なくとも部分的に筐体外部に配列できる。

その上、本発明の一実施形態によれば、密封要素は、筐体の最上部側に配列でき、筐体の最上部側に付着できる、または筐体のそのような最上部側に収容できる。

この代替形態として本発明の一実施形態では、密封要素は、筐体に対して動くことができるように、および／または筐体と接触していることができるように搭載できる。

他の実施形態では、本発明は、密封要素が押し当たる、半径方向内側を指す支持カラーを伴う筐体の下流端部に筐体を形成することを提供する。その結果として支持カラーは、漏れ流の圧力の結果、制御されない手法で密封要素が下流に押されるのを防止する。むしろ、支持カラーは、密封機器の筐体内部で密封要素の所定の最大下流位置を画定する。

本発明の他の実施形態では、堅牢で耐久性がある密封要素に関しては、密封要素が第１の支持リング、第２の支持リング、および第１の支持リングと第２の支持リングの間に配列された密封手段を有する場合が構造的に特に好ましく、第２の支持リングは、支持カラーに押し当たる。詳細には、第１の支持リングは、上流圧力チャンバと流体でつながっていることができる、もしくは上流圧力チャンバにより加圧できる、および／または第２の支持リングは、下流圧力チャンバと流体でつながっていることができる、もしくは下流圧力チャンバにより加圧できる。このようにして、上流圧力チャンバは第１の支持リングを介して、下流圧力チャンバは第２の支持リングを介して、それらの間で密封手段に密封力を効果的に加えることができる。同時に、第１の支持リングおよび第２の支持リングにより両側の側面に配置された密封手段は、摩耗に対して効果的に保護される。密封手段は、上流圧力チャンバおよび下流圧力チャンバに圧力を加えたときに筐体に接して動的に密封するように設計できる。

本発明の一実施形態では、第１の支持リングおよび／または第２の支持リングはまた、固定した手法または取外し可能な手法で密封手段に接続できる。

規定された、または所定の、その結果制御可能な漏れ流の誘導に関しては、本発明の他の実施形態では、第１の支持リングと筐体の間に少なくとも１つの第１の密封手段を密封して配列する場合が有利である。さらにまた本発明の一実施形態によれば、第２の支持リングと筐体の間に少なくとも１つの第２の密封手段を密封して配列する場合が有利である。密封手段は、たとえばＯリングとして設計できる。

より長い動作期間にわたり効果的な密封効果を維持するために、本発明は、ある実施形態で、第２の支持リングの方向に作用するばねの力を受けるように第１の支持リングを搭載することを提供する。

一実施形態では、上流端部と絞り要素の間でバイパス管路内にフィルタ要素を配列することにより密封機器をより容易に利用できる。このようにして、漏れ流が発生する作動流体は、どんな特殊な純度要件も満たす必要がない。

本発明の特に有利な点は、本発明による密封システムに提供されるように、本発明による複数の密封機器を連続して直列に配列するときに現れる。このようにして、高圧でさえ連続して、または縦続接続で低減でき、個々の密封機器の密封要素に対する応力および摩耗を低く保つことができる。それに応じて、本発明による密封システムは、直列に配列された複数の密封機器を備える。

所望の指定された手法で漏れ流の圧力を低減して、圧力が蓄積するのを回避できるためには、本発明は、密封システムの実施形態で、漏れ流体の流れの方向で見て下流流出口密封機器の下流圧力チャンバを漏れ流体流出口に接続することを提供する。

本発明による密封システムでは、対応する下流密封機器の上流圧力チャンバは、対応する上流密封機器の下流圧力チャンバと流体でつながっていることができる、または部分的に、もしくは完全に一致できる。このようにして、高圧を連続して低減できるために、複数の密封機器を直列に効果的に接続して縦続接続を形成できる。

それに応じて、本発明による密封システムの実施形態では、漏れ流体の流れの方向に関して流出口密封機器の上流に位置して注入口密封機器を配列することを提供し、注入口密封機器の下流圧力チャンバは、流出口密封機器の上流圧力チャンバに対応する。

たとえば、本発明による密封システムでは、第１の筐体、機械要素に接して密封するための第１の密封要素、漏れ流体の第１の圧力を受ける上流圧力チャンバと下流圧力チャンバの間にある（たとえば第１の筐体を通る）第１のバイパス管路、および第１の絞り要素を第１のバイパス管路内に提供してよく、第１の絞り要素は、下流圧力チャンバ内の圧力を設定するように構成され、この圧力は、上流圧力チャンバ内の圧力よりも小さく、第１の密封要素に第１の密封力を加える。そのような密封システムは、第２の筐体、密封するための第２の密封要素、第１の下流圧力チャンバと他の下流圧力チャンバの間にある（たとえば、第２の筐体を通る）第２のバイパス管路、および第２のバイパス管路内の第２の絞り要素をさらに備え、絞り要素は、他の下流圧力チャンバ内の第３の圧力を設定するように構成され、この圧力は、上流の下流圧力チャンバの圧力よりも小さく、第２の密封要素に第２の密封力を加える。それに応じて、密封システムは、３つ以上の密封機器を用いて直列に構築でき、特定の実施形態では、密封機器は、密封機器の共通軸方向または機械要素の軸方向に沿って直列に配列できる。

本発明による密封システムの一実施形態では、漏れ流体の流れの方向に関して流出口密封機器の上流に注入口密封機器を配列することを提供し、請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封機器の特徴を有する少なくとも１つの中間密封機器を注入口密封機器と流出口密封機器の間に配列し、少なくとも１つの中間密封機器の密封要素は、少なくとも１つの中間密封機器の密封要素に対して動く機械要素に密封して少なくとも部分的に押し当たる。

最後に記述した構成については、流出口密封機器に近接して配列された少なくとも１つの中間密封機器の下流圧力チャンバが流出口密封機器の上流圧力チャンバに対応し、かつ注入口密封機器に近接して配列された少なくとも１つの中間密封機器の上流圧力チャンバが注入口密封機器の下流圧力チャンバに対応するという点で効果的縦続接続を実装できる。

そのような密封システム用の特に小型の設計は、注入口密封機器および／または流出口密封機器および／または少なくとも１つの中間密封機器を共通密封筐体の中に収容する場合に本発明の実施形態で実現できる。

一実施形態によれば、機械要素は、密封機器に対して回転するおよび／または軸方向に移動可能な手法で搭載できる。

前後に配列された個々の密封機器の絞り要素を調節することにより所望の指定された圧力差を達成できる。本発明の実施形態で、上流注入口密封機器の絞り要素が下流流出口密封機器の絞り要素の流れ横断面よりも大きな流れ横断面を有することが考えられる。

横断面が円形で、かつ高圧下の作動流体で作動する作動機械に属する機械要素上の漏れ流を密封するための、本発明による方法では、機械要素上に密封要素を提供し、次いで漏れ流体の第１の圧力を受ける上流圧力チャンバを提供する。その後、密封要素に関して上流圧力チャンバに対向する下流圧力チャンバを提供し、次いで上流圧力チャンバ内の圧力よりも小さな、密封要素に密封力を加える圧力を下流圧力チャンバ内に設定する。この場合、下流圧力チャンバは、上流圧力チャンバに流体で接続され、これは、たとえばバイパス管路を用いて実装される。

本発明による方法は、詳細には請求項１～１２に記載の少なくとも１つの密封機器、または請求項１３～１９に記載の密封システムを使用するステップを備える。その結果、他の実施形態では、機械要素上に他の密封機器を提供するステップと、さらに別の下流圧力チャンバを提供するステップと、さらに他の下流圧力チャンバ内に第３の圧力を設定するステップとを備え、この圧力は、上流圧力チャンバの圧力よりも小さく、なおさらに他の密封機器に密封力を加える。

その結果、本発明による方法の一実施形態によれば、少なくとも１つの密封機器に加えてその下流に少なくとも１つの他の密封機器を設置することを提供し、他の追加密封機器を、断面が円形で軸方向に伸展する機械要素と密封して接触させ、圧力差は、上流密封機器を用いて達成され、１つの他の追加密封機器を用いて達成された圧力差に等しい。

本発明による方法では、下流圧力チャンバ内の圧力は、たとえば絞り要素を用いて上流圧力チャンバ内の圧力を絞ることにより実現される上流圧力チャンバ内の圧力から導出される。

本発明の場合、密封すべき機械要素は、本発明の用途に応じて機器または機械の任意の要素とすることができる。いくつかの実施形態では、機械要素は、流体が供給されるパイプライン、および流体に対して圧力密封すべき周囲またはケーシングとすることができる。そのような用途のいくつかは、回転する管用の回転ユニオンを伴う。他の考えられる実施形態では、シリンダに対してケーシングを圧力密封すべき、軸方向に移動可能なピストンなどの機械要素を、軸方向に移動可能にできる。非常に一般的な言い方では、実施形態に応じて、密封機器に対して回転できるように、および／または軸方向に移動可能にできるように機械要素を搭載できる。流体は本発明の意味の範囲内で、液体および／またはガスを備えることができる。最後に、バイパス管路は本発明の意味の範囲内で、漏れ流体用の任意の潜在的通路または溝であり、漏れ流体に対して本発明による密封、すなわち密封機器および密封システムが生み出される。

上述の特徴および以下でさらに記述する特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、記述する組合せだけではなく他の組合せで、または分離して使用できることは自明である。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってだけ規定される。

本発明の主題の他の詳細、特徴、および有利な点は、例として本発明の好ましい実施形態を提示する図面と併せて以下の記述で認めることができる。

回転ユニオンを用いてスケール除去するための作動機械の回転するノズルヘッドの概略的な横断面図であり、作動機械は、本発明による密封システムを形成する、本発明による複数の密封機器を有する。 図１の密封システムに関する拡大断面図を示す。 図２の密封システムの単一密封機器に関する拡大断面図Ａである。 図２の密封システムの別の密封機器に関する拡大断面図Ｂである。

スケール除去機器用流体管路の回転ユニオンの例を使用して本発明について説明する図１～図４を参照して以下で本発明について記述する。そのようなスケール除去機器を鋼鉄またはアルミニウムの製造で使用して、高水圧を利用して熱いまたは冷たい金属表面から酸化物の堆積物を除去する。そのようなスケール除去機器では金属表面は誘導されて、固定ノズルまたは回転するノズルを通り過ぎ、スケールを緩和するために通常は１０００バール以上の高水圧下の水を噴霧される。回転するノズルヘッドを有するこのタイプのスケール除去機器は、米国特許第６，０２９，６８１号明細書および米国特許第７，９５８，６０９号明細書により公知である。作動流体に相当する高圧下の水をノズルヘッドに誘導する、密封すべき流体供給管路は、回転ユニオンから生じる漏れ流を最小にするように働く密封要素に対して回転する。

スケール除去機器、詳細には回転する流体管路および回転するノズルヘッドを用いるスケール除去機器は、高水圧および大きな体積流に起因して流体供給管路を密封することに対する要求が高い。本発明は、回転するノズルヘッドまたは固定ノズルヘッドを用いるスケール除去機器に限定されるのではなく、密封要素に対して動き、かつスケール除去機器の場合には回転する流体供給管路として構成された機械要素を少ない水を用いて効果的に密封すべき多種多様の用途で有利に使用できることは言うまでもない。そのような用途はまた、たとえば密封要素に対する動きが軸方向の動きであるポンプまたはピストン機械を備える。

図１は、本発明の意味の範囲内で作動機器１１に相当するスケール除去機器２の、回転するノズルヘッド１の概略的断面図である。回転するノズルヘッド１をスケール除去機器２の電気駆動装置３により駆動して、図１に示すｚ軸を中心に回転させ、ｒ軸は半径方向を示す。さらにまた流体供給管路５を電気駆動装置３およびフランジ継手４を介して間接的に回転状態で駆動するように、フランジ継手４を介して、回転するノズルヘッド１を流体供給管路５に強固に接続する。回転する流体供給管路５に作動流体を、たとえば固定（回転しない）接続アダプタ６を介して貯蔵器（図示せず）から最大１０００バールまたは２０００バールのオーダーの高圧下の水を供給する。このタイプのスケール除去機器では、流量は、通常は毎分最大２００リットルの範囲であり、回転するノズルヘッド１および流体供給管路５の回転速度は、毎分最大２０００回転の範囲である。この高圧下のそのような大量の作動流体を急速に回転する流体供給管路５の中に供給することにより、本発明の意味の範囲内で、横断面が円形の機械要素７に相当する流体供給管路５を支え密封する要求が非常に高くなる。本実施形態で中空軸として設計された機械要素７に、接続アダプタ６を介して高圧下の作動流体を供給し、機械要素７の中に入らず、むしろ中空軸に沿って外側を流れる流体は、高圧下の作動流体の一部である漏れ流または漏れ流体を表す。図１に示す実施形態によれば、回転する流体供給管路５を密封システム８の中に搭載して密封し、本実施形態では、固定した（回転しない）密封システム８は、共通の密封筐体１０の中に収容された、図２～図４を参照して以下で詳細に記述する４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄを有する。

４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄは実質的に同一設計であり、作動流体の流れの方向に、軸方向に対応するｚ軸に沿って、または機械要素７に沿って前後に配列される。縦続の手法で配列された密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄは、一方では、ｚ軸を中心に回転する流体供給管路５の、またはｚ軸を中心に回転する機械要素７の、回転軸受に役立つ。同時に、密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄは、一緒に作動して流体供給管路５または機械要素７のケーシングを周囲から密封し、その結果、利用可能になった高圧下の作動流体のほとんどすべてが接続アダプタ６から、回転する流体供給管路５の中に、または密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄに対して動いている機械要素７の中に入り、周囲への損失が回避されることを確実にする。

図２は、ｚ軸方向に直列に配列され密封筐体１０の中に収容された４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄを用いる密封システム８を拡大断面図で示す。当然のことながら、より少ない、またはより多い密封機器もまた密封システム８を形成できる。本発明によれば、漏れ流を密封するための単一密封機器または任意の所望の数の密封機器を、高圧下の作動流体で作動する作動機械１１の、横断面が円形の機械要素７上に提供できる。個々の密封機器の構成を図３および図４でさらに拡大した断面図で示し、拡大した詳細を図２では断面Ａおよび断面Ｂとして識別する。図３は、２つの密封機器９ｂおよび９ｄの間に配列された密封機器９ｃに関する拡大断面Ａを示すのに対して、図４は、密封機器９ｃの下流に配列され密封システム８の端部を形成する密封機器９ｄに関する拡大断面Ｂを示す。密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄは、実質的に同じ構造および同じ機能を有するので、図３および図４についての以下の記述は、密封機器９ｃまたは９ｄに焦点を当てるべきであるが、すべての密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄについて一般に正しいとして理解すべきである。それに応じて密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄの違いまたは特殊な特徴について指摘する。

図示する実施形態に関する図１～図４から全体的に理解できるように、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄは、円柱の形状で設計され、回転する機械要素７の一部分を取り囲み、その一部分は、本実施形態では流体供給管路５により形成される。個々の密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、および９ｄはそれぞれ、上流端部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、または１４ｄおよび下流端部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、または１５ｄを有し、かつ横断面が円形の機械要素７が伸展する管状または円筒状の筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、または１２ｄを有する。対応する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄは、機械要素７に沿ってｚ軸の方向に、すなわち作動機械１１の軸方向に伸展する。各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはまた、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内部に搭載され、かつ対応する密封要素１６に対して動く機械要素７に密封して少なくとも部分的に押し当たるように設計された密封要素１６を備える。対応する密封要素１６はまた、ｚ軸に沿って伸展し、回転する流体供給管路５または機械要素７のケーシングを密封する。密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの各々では、対応する密封要素１６および関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、互いに対して動くことができるように搭載される。詳細には、対応する密封要素１６は移動可能であり、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対して移動できるように、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの中に収容される。

対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはまた、上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄおよび下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを有する。対応する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、対応する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの関連する上流端部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに配列されるのに対して、対応する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、対応する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの関連する下流端部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに配列される。対応する密封要素１６は、対応する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄおよび対応する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの間に配列される。

各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはまた、下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを流体で接続するバイパス管路１９を有する。図示する実施形態では、対応するバイパス管路１９は、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内側に伸びるが、代替実施形態では、対応するバイパス管路１９の一部分だけが、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内側に伸び、残りの部分がたとえば密封筐体１０の内側に、または密封筐体１０を通り密封筐体１０の外側に伸びることもまた考えられる。対応するバイパス管路１９が機械要素７に少なくとも部分的に押し当たる対応する密封要素１６の周囲に伸びるように配列および構成されることは、本発明にとって重要である。

その上、各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはいずれの場合にも、関連するバイパス管路１９内に配列された絞り要素２０を有する。対応する絞り要素２０は、関連する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄから対応するバイパス管路１９を通り関連する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄまで流れる漏れ流体の圧力を所定の圧力差だけ低減するように設計される。それに応じて、対応する絞り要素２０は、関連する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと関連する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの間に配列される。図面に例示する実施形態では、対応する絞り要素２０は、対応するバイパス管路１９内に配列されるが、代わりに、対応する絞り要素２０が密封筐体１０の内側に、または密封筐体１０の外側に配列されることもまた考えられる。対応するバイパス管路１９内に配列された絞り要素２０は、関連する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの第１の圧力を絞り、その結果、関連する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、絞り要素２０の設定に応じて所定の量または割合だけ第１の圧力よりも小さい、第１の圧力から導出された第２の圧力を受ける。第１の圧力と第２の圧力の間の差は、絞り要素２０を設定することにより指定される所定の圧力差を表す。詳細には、所定の圧力差の結果、筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、または１２ｄ、および関連する密封要素１６は、互いに対して密封する手法で移動できるように搭載される。

図面に示す実施形態では、密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの各々は、バイパス管路１９およびバイパス管路１９内に配列された絞り要素２０を有するが、代替構成では、各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがそれぞれ２つ以上のバイパス管路１９および絞り要素２０を有することもまた考えられる。

さらにまた、たとえば図３および図４から理解できるように、対応する密封要素１６は、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内部に搭載され、機械要素７と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの両方に密封して少なくとも部分的に押し当たる。図面に示す実施形態では、第１の密封本体２１、第２の密封本体２２，および第３の密封本体２３は、対応する密封要素１６と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの間の密封を確実にし、それぞれ、対応する密封要素１６と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの間に密封して配列される。図３および図４から、対応する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、その対応する下流端部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄで半径方向内側に向く指示カラー２４を伴って設計されることもまた理解できる。対応する密封要素１６は、対応する指示カラー２４に押し当たり、その結果、指示カラー２４は、密封要素１６が最大限下流に移動するための、ある種の停止部の役割を果たす。

図３および図４から、密封機器９ｃおよび９ｄに関して、対応する密封要素１６は第１の支持リング２５、第２の支持リング２６、および第１の支持リング２５と第２の支持リング２６の間に配列された密封手段２７を有し、密封機器９ａおよび９ｂの対応する密封要素１６は、同じくそれぞれ第１の支持リング２５、第２の支持リング２６、および第１の支持リング２５と第２の支持リング２６の間に配列された密封手段２７を有することが理解できる。対応する密封手段２７は、リング形状であり、流体供給管路５または機械要素７を取り囲む。その上、第２の支持リング２６は、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの関連する支持カラー２４に押し当たる。密封手段２７はプラスチック材料繊維、ポリアラミド繊維、炭素繊維、またはケブラー繊維を有することができる。各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１の支持リング２５は、関連する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと流体でつながっており、一方、各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第２の支持リング２６は、関連する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと流体でつながっている。図３および図４を参照すると、第１の支持リング２５は、密封手段２７に対向する端部面４２上に第１の密封輪郭４３を伴って形成され、第２の支持リング２７は、密封手段２７に対向する端部面４４上に第２の密封輪郭４５を伴って形成される。第１の密封輪郭４３および／または第２の密封輪郭４５は、それぞれ粗い輪郭を有し、第１の支持リング２５と第２の支持リング２６の間に配列された密封手段２７が第１の密封輪郭４３および／または第２の密封輪郭４４の中に合併するように設計され、それにより、密封手段２７を第１の支持リング２５と第２の支持リング２６の間で安全に密封し安全に保持することが確実になり、それにより、密封手段２７が、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの方向に、または流体供給管路５もしくは機械要素７の方向に動くのを防止する。粗い輪郭は本発明の意味の範囲内で、第１の密封輪郭４３および／または第２の密封輪郭４５が滑らかではない表面を伴って形成される表面状態を意味すると理解すべきである。

その上、第１の密封本体２１は、第１の密封手段２８に対応し、第２の密封本体２２は、第２の密封手段２９に対応する。第１の密封手段２８は、たとえば溝の中に挿入され、かつ第１の支持リング２５と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの間に密封して配列されたＯリングの形をとり、第２の密封手段２９はまた、たとえば同じく溝の中に挿入され、かつ第２の支持リング２６と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの間に密封して配列されたＯリングとして形成される。第３の密封手段３０は、例示する実施形態では、第３の密封本体２３に対応し、第２の支持リング２６と、関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの支持カラー２４の間に配列される。

詳細には図３および図４から理解できるように、第１の支持リング２５は、第２の支持リング２６の方向に作用するばねの力を受けるように搭載される。この目的のために、第２の支持リング２６と反対の方向を向く各密封要素１６の第１の支持リング２５の端部は、圧力カラー３１を伴って形成される。ばね要素３２は、この圧力カラー３１を押しつけ、第２の支持リング２６の方向に作用するばねの力を発生させる。対応するばね要素３２は、上流に配列された筐体９ａ、９ｂ、９ｃ内に形成された凹部３３内に搭載される。図４では、そのような凹部３３はまた、筐体９ｄ内に形成され、この場合、筐体９ｄの下流に密封要素を伴う他の筐体が存在しないので、ばね要素は提供されない。むしろ、筐体１２ｄの支持カラー２４は、筐体端部カバー４１に押し当たる。したがって、総合的に各密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄでは、ばね要素３２は、第２の支持リング２６の方向に第１の支持リング２５を押し、それにより第２の支持リング２６は支持カラー２４を押しつけ、そこに静止し、第１の支持リング２５と第２の支持リングの間にある密封手段２７は圧縮される。図面には対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの第１の支持リング２５を圧する１つのばね要素３２だけを示すが、複数のばね要素３２もまた第１の支持リング２５の円周方向に、１つの軸位置に配列でき、第１の支持リング２５に作用できる。１つまたは複数のばね要素３２は、関連する密封要素１６が摩滅したとき、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを調節するように働く。

追加で、図面に示す実施形態では、各バイパス管路１９内にフィルタ要素３４を提供する。フィルタ要素３４は、対応する上流端部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、関連する絞り要素２０の間に配列され、漏れ流体内の不純物をフィルタ処理することにより、対応する絞り要素２０の機能性を確実にし、それにより、たとえば対応する絞り要素２０の目詰まりを防止し、それにより、作動流体の純度に特に注意を払う必要がない。

密封機器９ａの上流圧力チャンバ１７ａは、密封機器９ａの上流の領域により画定される。密封機器９ｂ、９ｃ、９ｄのその他の上流圧力チャンバ１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、考慮中の密封機器９ｂ、９ｃ、９ｄ自体の上流側面により、上流密封機器９ａまたは９ｂまたは９ｃにより、密封筐体１０の内壁、および流体供給管路５または機械要素７のケーシングにより範囲を定められる。それに応じて、下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、考慮中の密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ自体の下流の側面により、下流にある密封機器９ｂまたは９ｃにより、または（密封機器９ｄの場合）筐体端部カバー４１により、密封筐体１０の内壁、および流体供給管路５または機械要素７のケーシングにより画定される。他方では、上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、それぞれ関連する絞り要素２０の上流にある環状間隙の上流領域により画定されることが上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの各々に適用されるのに対し、下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、関連する絞り要素２０の下流にある環状間隙の下流領域により画定される。

上記の記述は、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの構造設計を対象にし、密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、同一設計であった。図面に示す実施形態では、４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、密封システム８を形成する。密封機器９ａは、注入口密封機器３５を表すのに対し、密封機器９ｄは、流出口密封機器３６を表す。図２から理解できるように、注入口密封機器３５および流出口密封機器３６は、機械要素７の軸方向、すなわち流体供給管路５に関して直列に前後に配列され、注入口密封機器３５の密封要素１６および流出口密封機器３６の密封要素１６は、対応する密封要素１６に対して動く機械要素７に密封して部分的に押し当たる。漏れ流体または漏れ流の圧力が高まるのを防止するために、流出口密封機器３６の下流圧力チャンバ１８ｄは、漏れ流体流出口３７に接続される。図面に示す実施形態では、大気圧に対して圧力差を再度設定できる漏れ流体流出口３７の下流端部に絞り３８を提供し、圧力差は、少なくとも５バール～５０バール、好ましくは１５バールから２５バールに達する。密封機器９ｄまたは流出口密封機器３６の支持カラー２４は、図２および図４に示すように筐体端部カバー４１に当接する。

図２に示す密封システム８では、注入口密封機器３５は、漏れ流体の流れの方向に関して流出口密封機器３６の上流にあるように配列される。本実施形態で中間密封機器９ｂおよび９ｃを省略する場合、注入口密封機器３５の下流圧力チャンバ１８ａは、流出口密封機器３６の上流圧力チャンバ１７ｄに対応する。しかしながら、本実施形態では、密封機器９ｂである第１の中間密封機器３９および密封機器９ｃである第２の中間密封機器４０は、注入口密封機器３５と流出口密封機器３６の間に配列される。第１の中間密封機器３９の密封要素１６および第２の中間密封機器４０の密封要素１６は、機械要素７と密封して部分的に接触する。注入口密封機器３５、流出口密封機器３６、第１の中間密封機器３９、および第２の中間密封機器４０は、密封筐体１０の中に収容される。２つの中間密封機器３９および４０の代わりに、単一中間密封機器だけ、または３つ以上の中間密封機器を提供できることを理解できる。一般に、注入口密封機器、流出口密封機器、および中間密封機器を有する密封システム８では、流出口密封機器３６に近接して配置された中間密封機器４０の下流圧力チャンバ１８ｃは、流出口密封機器３６の上流圧力チャンバ１７ｄに対応し、注入口密封機器３５に近接して配列された中間密封機器３９の上流圧力チャンバ１７ｂは、注入口密封機器３５の下流圧力チャンバ１８ａに対応する。その上、上流にある注入口密封機器３５の絞り要素２０は、下流にある流出口密封機器３６および／または中間密封機器３９、４０の絞り要素２０の流れ横断面よりも大きな流れ横断面を有することができる。

密封システム８の動作中、水などの流体を高圧下で接続アダプタ６の中に、接続アダプタ６から、回転する流体供給管路５の中に供給する。第１の密封機器９ａまたは注入口密封機器３５の上流圧力チャンバ１７ａは、それにより高圧を受け、この高圧を、バイパス管路１９を介して絞り要素２０を通して下流圧力チャンバ１８ａの中に伝える。このようにして、上流圧力チャンバ１７ａと下流圧力チャンバ１８ａの間に圧力差を確立し、この圧力差は、軸方向またはｚ軸に沿って筐体１２ａおよび密封要素１６を反対方向に移動させ、その結果、密封要素１６は、筐体１２ａに接して密封する。追加で、取り囲んでいる密封筐体１０に対して上流圧力チャンバ１７ａおよび下流圧力チャンバ１８ａを加圧する結果、密封要素１６に作用し、かつ回転する流体供給管路５および回転する機械要素７のケーシングに対抗して作用する半径方向内側の圧力が生じる。その結果、軸方向（図面ではｚ軸を参照のこと）と半径方向（図面ではｒ軸を参照のこと）の両方で流体供給管路５を効果的に密封する。密封は、上流圧力チャンバ１７ａおよび下流圧力チャンバ１８ａの加圧に依存するので動的であり、最終的に、加圧された作動流体を流体供給管路５の中に供給することにより生じる。一般に、上流圧力チャンバ１７ａ内の圧力が高いほどそれだけ下流圧力チャンバ１８ａ内の圧力は高くなり、それだけ密封は効果的になる。所定の圧力差に基づく軸方向および半径方向での上述の密封原理は、当然のことながら密封機器９ｂ、９ｃ、および９ｄにも同じく適用される。密封された状態では、作動流体の全圧力が密封要素１６に加えられるのではなく、対応する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと対応する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの間の圧力差だけが加えられる。低下した圧力降下は、密封を改善し、密封要素１６が摩耗するのを防止する。これによりさらにまた漏れ流は低減し、密封ユニットの耐用年数は増大する。

図２に示すように、密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを直列に接続することにより、密封システム８内の接続アダプタ６内の高圧を徐々に低減できる。たとえば接続アダプタ６内の流出口圧力が１０００バールに達する場合、対応する上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと、関連する下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの間の、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄあたりの圧力差をほぼ２５０バールに設定でき、設定は、対応する絞り要素２０を介して行われる。４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを直列に接続し、個々の密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがそれぞれ２５０バールの圧力を低減することにより、接続アダプタ６での高圧は、密封システム８の全長にわたり完全に除去でき、同時に、漏れ流を効果的に最小にできる。たとえば流体供給管路５を通る流量が毎分２００リットルに達する場合、４つの密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを直列の縦続接続で示す密封システム８は、毎分１リットル未満、すなわち流体供給管路５を通る流れの０．５％未満の漏れ速度を可能にする。残りの漏れ流体は、密封機器９ｄの下流圧力チャンバ１８ｄに接続された漏れ流体流出口３７を介して放出される。水に加えて、エマルジョン、油、または他の化学薬品もまた作動流体として、その結果、さらにまた漏れ流体として使用できることを言及すべきである。

上記で記述する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの中の少なくとも１つを使用して高圧下の作動流体で作動する作動機械１１の、横断面が円形の機械要素７上の漏れ流を密封するための、本発明による方法によれば、密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの中の少なくとも１つの密封要素１６を、横断面が円形で軸方向に伸展する機械要素７と密封して接触させる。次いで、漏れ流の漏れ流体を用いて、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの上流圧力チャンバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ内に第１の圧力を設定する。次いでバイパス管路１９内に配列された絞り要素２０を用いて、対応する密封機器９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの下流圧力チャンバ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ内に第２の所定の圧力を設定する。密封要素１６および関連する筐体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、第１の圧力および第２の所定の圧力により達成された圧力差の結果、密封力で互いに対して移動する。本方法では次いで、少なくとも１つの密封機器９ａに加えて、少なくとも１つの密封機器９ａの下流に少なくとも１つの他の密封機器９ｂ、９ｃ、９ｄを設置でき、他の追加密封機器９ｂ、９ｃ、９ｄを、断面が円形で軸方向に伸展する機械要素と密封して接触させる。それにより、上流密封機器９ａとの圧力差が達成され、圧力差は、１つの他の追加密封機器９ｂ、９ｃ、９ｄを用いて達成される圧力差に等しい。

当然のことながら、上記で記述する本発明は、記述し例示する実施形態に限定されるわけではない。図面に描く実施形態に数多くの修正を行うことができることが理解でき、そのことは、本発明の範囲を逸脱することなく、意図する用途により当業者に自明である。たとえ回転する機械要素を使用して図面で本発明について示し記述するとしても、当業者は、軸方向に動く機械要素にも本発明を適用できることを認識されよう。本発明は、特有の実施形態を逸脱して、当業者に自明などんなものも含み、本明細書に包含し図面で示すあらゆることを含む。

１ 回転するノズルヘッド
２ スケール除去機器
３ 電気駆動装置
４ フランジ継手
５ 流体供給管路
６ 接続アダプタ
７ 機械要素
８ 密封システム
９ａ～９ｄ 密封機器
１０ 密封筐体
１１ 作動機械
１２ａ～１２ｄ 筐体
１４ａ～１４ｄ 上流端部
１５ａ～１５ｄ 下流端部
１６ 密封要素
１７ａ～１７ｄ 上流圧力チャンバ
１８ａ～１８ｄ 下流圧力チャンバ
１９ バイパス管路
２０ 絞り要素
２１ 第１の密封本体
２２ 第２の密封本体
２３ 第３の密封本体
２４ 支持カラー
２５ 第１の支持リング
２６ 第２の支持リング
２７ 密封手段
２８ 第１の密封手段
２９ 第２の密封手段
３０ 第３の密封手段
３１ 圧迫カラー
３２ ばね要素
３３ 凹部
３４ フィルタ要素
３５ 注入口密封機器
３６ 流出口密封機器
３７ 漏れ流体流出口
３８ 絞り
３９ 第１の中間密封機器
４０ 第２の中間密封機器
４１ 筐体端部カバー
４２ 端部面
４３ 第１の密封輪郭
４４ 端部面
４５ 第２の密封輪郭

Claims (21)

1. 高圧下の作動流体で作動する作動機械（１１）の、横断面が円形の機械要素（７）上の漏れ流を密封するための密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）であって、
   ・上流端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）および下流端部（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）を有し、横断面が円形の前記機械要素（７）が伸展できる管状筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と、
   ・前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の前記上流端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）に配列された上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と、
   ・前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の前記下流端部（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）に配列された下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）と、
   ・前記上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と前記下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）の間に配列され、前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）内部に搭載された密封要素（１６）であって、前記密封要素（１６）に対して動く前記機械要素（７）に密封するように少なくとも部分的に押し当たる密封要素（１６）と、
   ・前記密封要素（１６）の周囲に伸び，前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）内部に少なくとも部分的に伸びるように配列され、前記下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）に前記上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を流体で接続するように設計されたバイパス管路（１９）と、
   ・前記上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）から前記バイパス管路（１９）を通り前記下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）に流れる漏れ流体の圧力を、前記バイパス管路（１９）内で前記上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と前記下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）の間で取り決められた所定の圧力差（２０）だけ低減するように設計された絞り要素であって、前記漏れ流体は、高圧下の前記作動流体の一部である絞り要素と
   を備える密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
2. 前記密封要素（１６）および前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、互いに対して動くことができるように搭載される、請求項１に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
3. 前記所定の圧力差の結果、前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）および前記密封要素（１６）は、互いに対して密封する手法で移動できるように搭載される、請求項１または２に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
4. 前記密封要素（１６）は、少なくとも部分的に前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と接触して配列される、請求項１～３のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
5. 前記密封要素（１６）は、プラスチック材料繊維、ポリアラミド遷移、炭素繊維、またはケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）繊維を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
6. 前記密封要素（１６）と前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の間に密封するように配列された少なくとも１つの密封本体（２１、２２、２３）を提供する、請求項１～５のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
7. 前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、下流端部（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）で半径方向内側に向く、前記密封要素（１６）が押し当たる支持カラー（２４）を伴って設計される、請求項１～６のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
8. 前記密封要素（１６）は、第１の支持リング（２５），第２の支持リング（２６）、および第１の支持リング（２５）と第２の支持リング（２６）の間に配列された密封手段（２７）を有し、前記第２の支持リング（２６）は、前記支持カラー（２４）に押し当たる、請求項７に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
9. 少なくとも１つの第１の前記密封手段（２８）は、前記第１の支持リング（２５）と前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の間に密封して配列される、請求項８に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
10. 少なくとも１つの第２の前記密封手段（２９）は、前記第２の支持リング（２６）と前記筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の間に密封して配列される、請求項８または９に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
11. 前記第１の支持リング（２５）は、前記第２の支持リング（２６）の方向に作用するばねの力を受けるように搭載される、請求項８～１０のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
12. 前記上流端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）と前記絞り要素（２０）の間で前記バイパス管路（１９）内にフィルタ要素（３４）を配列する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）。
13. 密封システム（８）であって、
    ・請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の特徴を有する注入口密封機器（３５）と、
    ・請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の特徴を有する流出口密封機器（３６）と、
    ・高圧下の作動流体で作動するように設計された作動機械（１１）の、横断面が円形で軸方向に伸展する機械要素（７）と
    を備え、前記注入口密封機器（３５）および前記流出口密封機器（３６）は、前記機械要素（７）の軸方向に関して直列に前後に配列され、前記注入口密封機器（３５）の対応する密封要素（１６）および前記流出口密封機器（３６）は、前記対応する密封要素（１６）に対して動く前記機械要素（７）に密封して少なくとも部分的に押し当たる密封システム（８）。
14. 下流の前記流出口密封機器（３６）の下流圧力チャンバ（１８ｄ）は、漏れ流体の流れの方向で見て漏れ流体流出口（３７）に接続される、請求項１３に記載の密封システム（８）。
15. 前記注入口密封機器（３５）は、前記漏れ流体の前記流れの前記方向に関して前記流出口密封機器（３６）の上流に位置して配列され、前記注入口密封機器（３５）の前記下流圧力チャンバ（１８ａ）は、前記流出口密封機器（３６）の前記上流圧力チャンバに（１７ｄ）対応する、請求項１３または１４に記載の密封システム（８）。
16. 上流の前記注入口密封機器（３５）の絞り要素（２０）は、前記下流の流出口密封機器（３６）の前記絞り要素（２０）の流れ横断面よりも大きな流れ横断面を有する、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の密封システム（８）。
17. 前記注入口密封機器（３５）は、前記漏れ流体の前記流れの前記方向に関して前記流出口密封機器（３６）の上流に位置して配列され、請求項１～１２のいずれか一項に記載の密封機器（９ｂ、９ｃ）の特徴を有する少なくとも１つの中間密封機器（３９、４０）は、前記注入口密封機器（３５）と前記流出口密封機器（３６）の間に配列され、前記少なくとも１つの中間密封機器（３９、４０）の密封要素（１６）は、前記少なくとも１つの中間密封機器（３９、４０）の前記密封要素（１６）に対して動く機械要素（７）に密封して少なくとも部分的に押し当たる、請求項１３または１４に記載の密封システム（８）。
18. 前記注入口密封機器（３５）および／または前記流出口密封機器（３６）および／または前記少なくとも１つの中間密封機器（３９、４０）は、密封筐体（１０）の中に収容される、請求項１７に記載の密封システム（８）。
19. 前記流出口密封機器（３６）に隣接して配列された前記少なくとも１つの中間密封機器（４０）の前記下流圧力チャンバ（１８ｃ）は、前記流出口密封機器（３６）の前記上流圧力チャンバ（１７ｄ）に対応し、前記注入口密封機器（３５）に近接して配列された前記少なくとも１つの中間密封機器（３９）の前記上流圧力チャンバ（１７ｂ）は、前記注入口密封機器（３５）の前記下流圧力チャンバ（１８ａ）に対応する、請求項１７または１８に記載の密封システム（８）。
20. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）を使用して、高圧下の作動流体で作動する作動機械（１１）の、横断面が円形の機械要素（７）上の漏れ流を密封するための方法であって、
    ・前記少なくとも１つの密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記密封要素（１６）を、横断面が円形で軸方向に伸展する前記機械要素（７）と密封して接触させ、
    ・前記漏れ流の前記漏れ流体を用いて、前記少なくとも１つの密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記上流圧力チャンバ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）内に第１の圧力を設定し、
    ・バイパス管路（１９）内に配列された絞り要素（２０）を用いて前記少なくとも１つの密封機器（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）の前記下流圧力チャンバ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）内に第２の所定の圧力を設定し、
    ・前記密封要素（１６）および筐体（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、前記第１の圧力および前記第２の所定の圧力により達成された圧力差による密封力で互いに接して移動する方法。
21. 前記少なくとも１つの密封機器（９ａ）に加えて、前記少なくとも１つの密封機器（９ａ）の下流に少なくとも１つの他の密封機器（９ｂ、９ｃ、９ｄ）を設置し、追加の前記他の密封機器（９ｂ、９ｃ、９ｄ）を、横断面が円形で軸方向に伸展する前記機械要素（７）と密封して接触させ、前記圧力差は、前記上流密封機器（９ａ）を用いて達成され、１つの前記追加の他の密封機器（９ｂ、９ｃ、９ｄ）を用いて達成される前記圧力差に等しい、請求項２０に記載の方法。

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