JP5073178B2 - 液体をシールするシールリング構造 - Google Patents
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Description
本発明は、回転メカニカル端面シールに関し、より詳細には、シール面の1つの上に何らかの形態のポンプ機構を含むシールに関する。
長年にわたり、シール設計者は、シール設計問題を解決するのに役立ついくつかの設計原理を発展させてきた。そのような設計原理とは、(a)シール面に対する軸方向圧力、したがって当該面の磨耗を低減するためにシール平衡度を高めること、(b)面に加わる単位圧力を低減するために面の幅を拡大すること、(c)シール面の平行性、したがってシール面にわたる均一磨耗を確保するために、作動圧力での軸方向断面の重心を中心としたリングおよびシートの回転モーメントをゼロにすること、および(d)面が相対的に移動する時に面間に潤滑剤を引き込むように、少なくとも1つのシール面上に逃げ領域(ハイドロパッド)を用いることである。同一出願人に譲渡されたトライテック(Trytek)に対する米国特許第4,407,512号は、メイティングリングの面と主リングの面との間に潤滑剤を引き込んで面間の摩擦を低減するように主リングのシール面上に形成された、このようなハイドロパッドを開示している。
次に、図1を参照すると、本発明のシール装置10は、シール面の外径側の圧力よりもシール面の内径側の圧力の方が高い、単一シール装置として示される。シール装置は、ガスまたは液体いずれかの流体を、シールを挟む高差圧状態でシールすることが意図される。
Claims (33)
- 軸周りに配置され、流体をシールするシールリング構造であって、
該シールリング構造は、シール面を含むメイティングシールリングと、該メイティングシールリングのシール面と対向関係でシール界面を画定するシール面を含む、軸方向に可動な主シールリングと、主要面パターンによって画定されるポンプ機構と、を備え、
該メイティングシールリングのシール面および該主シールリングのシール面の一方は、環状凹部および環状ダム部を画定し、該環状凹部は、該環状ダム部に対して軸方向に変位し、
該メイティングシールリングのシール面および該主シールリングのシール面の前記一方は、内径と外径を有し、該内径及び該外径の一方から該内径と該外径の中間の周縁まで延在する該環状ダム部を画定する表面を有し、該内径及び該外径の他方から該内径と該外径の中間の周縁まで延在する該環状凹部を画定する表面を有し、
該環状凹部を画定する前記表面は、その全域において、該環状ダム部を画定する前記表面に対して、軸方向に変位し、
前記主要面パターンは、前記環状凹部を画定する前記表面に形成され、該内径及び該外径の一方から該内径と該外径の中間の周縁まで延在し、
該主要面パターン及び該環状凹部の全域において、該主要面パターンは、前記環状凹部を確定する前記表面よりも、前記環状ダム部を画定する前記表面に対する軸方向の深さが、大きい、
ことを特徴とするシールリング構造。 - 前記主要面パターンは複数のハイドロパッドを含む、請求項1のシールリング構造。
- 前記主要面パターンは波状傾斜パターンである、請求項1のシールリング構造。
- 前記主要面パターンは複数の螺旋溝を含む、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状凹部は前記主シールリングによって画定される、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状凹部は前記メイティングシールリングによって画定される、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状凹部は該内径側に隣接しており、前記環状ダム部は該外径側に隣接している、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状凹部は該外径側に隣接しており、前記環状ダム部は該内径側に隣接している、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、30マイクロインチ乃至500マイクロインチの範囲である、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、50マイクロインチ乃至150マイクロインチの範囲である、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの少なくとも一部の軸方向深さは、少なくとも0.010インチである、請求項2のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの軸方向深さは、少なくとも0.015インチである、請求項11のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの少なくとも一部の軸方向深さは、少なくとも0.0001インチである、請求項3のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの少なくとも一部の軸方向深さは、少なくとも0.0001乃至0.0003インチの範囲である、請求項13のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの少なくとも一部の軸方向深さは、少なくとも0.0001インチである、請求項4のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記主要面パターンの少なくとも一部の軸方向深さは、0.0001乃至0.0003インチの範囲である、請求項15のシールリング構造。
- 前記ハイドロパッドを形成する前記溝と前記主シールリングの前記軸方向中心線との間の距離は、前記環状凹部の前記外径と該主シールリングの該中心線との間の距離と同じである、請求項2のシールリング構造。
- 前記ハイドロパッドを形成する前記溝と前記主シールリングの前記軸方向中心線との間の距離と、前記環状凹部の前記外径と該主シールリングの該中心線との間の距離の差は、0.010インチ未満である、請求項17のシールリング構造。
- シングルシール装置である、請求項1のシールリング構造。
- 前記環状凹部分の軸方向深さは、前記波状傾斜パターンの底面の最大軸方向深さよりも小さい、請求項3のシールリング構造。
- 前記波状傾斜パターンの前記底面の最大軸方向深さは、少なくとも0.0001インチである、請求項20のシールリング構造。
- 前記波状傾斜パターンの前記底面の最大軸方向深さは、0.0001乃至0.0003インチである、請求項21のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、20マイクロインチ乃至60マイクロインチの範囲である、請求項21のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、25マイクロインチ乃至40マイクロインチの範囲である、請求項23のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、20マイクロインチ乃至60マイクロインチの範囲である、請求項22のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記環状凹部の深さは、25マイクロインチ乃至40マイクロインチの範囲である、請求項25のシールリング構造。
- 前記環状凹部分の軸方向深さは、前記螺旋溝の底面の最大軸方向深さよりも小さい、請求項4に記載のシールリング構造。
- 前記螺旋溝の前記底面の最大軸方向深さは、20乃至60マイクロインチである、請求項27のシールリング構造。
- 前記螺旋溝の前記底面の最大軸方向深さは、25乃至40マイクロインチである、請求項28のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記螺旋溝の軸方向深さは、0.0001乃至0.0003インチの範囲である、請求項28のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記螺旋溝の軸方向深さは、少なくとも0.0001インチである、請求項30のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記螺旋溝の軸方向深さは、0.0001乃至0.0003インチの範囲である、請求項29のシールリング構造。
- 前記環状ダム部に対する前記螺旋溝の軸方向深さは、少なくとも0.0001インチである、請求項32のシールリング構造。
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