JPH10501046A

JPH10501046A - スライドリングパッキン

Info

Publication number: JPH10501046A
Application number: JP8500325A
Authority: JP
Inventors: ギュンター，ハンス−ヴェルナー; ヤンセン，ディーター
Original assignee: メルケル・ディッヒテレメンテ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1998-01-27
Also published as: EP0765447A1; DK0765447T3; DE59509429D1; WO1995033940A1; DE4419538A1; EP0765447B1; ATE203311T1

Abstract

(57)【要約】極めて低い漏れ率と、非常に厳しい許容誤差で機械仕上げされたスライド面とを有するスライドリングパッキンを製造するために、本発明は、スライド面の形状と、互いにバランスが取られる動作中のスライド面の温度及び圧力による変形とを利用し、パッキンを使用しているときに、２つのスライド面の少なくとも一方の低圧エッジが実質的にフラットになり、かつ、このエッジの高圧側においてシールが周縁に延在する波状の小さな凹凸を有するようにしている。波状の凹凸は、好ましくは、スライドリングがその周縁部において、熱の排出または圧力の吸収に関して異なった状態を呈するために生じる。

Description

【発明の詳細な説明】スライドリングパッキンスライドリングパッキンの複数のスライドリングにおける相互作用するスライド面を高精度に表面仕上げして平行にすることによって、1g/hよりも十分に少ない最小限の漏れを達成し得ることが知られている(ジャーナルプロセス(Journal PROCESS)1994，第23〜26頁)。しかし、今までの制御していない方法においては、流体潤滑とは関係のない状態での少なくとも部分的な乾燥運転が容認されなければならず、かつスライド面を破壊することにつながり得ることも知られている。実際、制御していない場合のパッキンの早期損傷を避けるために、比較的大きなギャップの幅に対応した比較的大きな漏れ率が認められている。これらの比較的大きなギャップ幅は、スライド面の形状の平坦な形状からの内包的または非内包的な変形（周縁リップル（小さな波状の凹凸））によるものにすることができる。本発明が基づいている目的は、スライドリングパッキンの漏れ率を小さくし、それによってその信頼性を大きく低下させないようにすることである。本発明は、漏れ率を小さくするためにギャップの幅を小さくするときに、温度と圧力にそれぞれ誘引されるスライドリングの変形が、ギャップの幅に匹敵する大きさになり、従って重大になるということに基づいている。このことにより、例えば自由状態において互いの間にクサビ形状のギャップを形成するように変形している２つのスライド面を実質的にフラットで平行にならせたり、あるいは自由状態では存在しない周縁リップルが生じるように変形させたりすることができる。これらの効果は、状況によって都合が良かったり悪かったりする。本発明は、動作中に効果のあるスライド面の形状的な形態に、これらの事柄を意図的に組み込んだものである。本発明におけるもう一つの基本的な考え方は、シーリングギャップの望ましい形状に関係している。シール面が正確に平行な場合、漏れは最小限になるが、スライド面に重大なダメージが与えられる結果になり得ることが知られている。また、シーリングギャップ内の最も幅の狭い部分がシール面の圧力側エッジにある場合（Ａギャップという）には、シーリングギャップ内に低い圧力しか作用せず、全シール圧がシール面の圧力側の小さな接触部分に作用して後者の早期故障の原因となることから、都合が悪いことが知られている。低圧側エッジ部のシール面間に著しいクサビ形状のギャップ（Ｖギャップという）がある場合も、高い圧力の作用がシーリングギャップ内に直接に広がって、意図されたシール力を低減させるために都合が悪く、このことにより漏れが大きくなる。本発明は、平行なギャップまたは緩やかなＶギャップの場合におけるこの不具合が、キャビテーションのために多くの場合に起こることを認識している。相互作用するシーリング面において避けることのできない周縁リップルは、回転速度とともに、つまり早くなると容積が変化するスペースのシーリング面の間の囲まれた部分に通じる。このことは、これらのスペースが、広いシーリングギャップのために、シーリングギャップの外の別のシーリングギャップスペースに比較的大きな断面で接続されている限りは重要ではなく、流動性の媒体の流入及び流出を、蒸発をさせずに起こすことを保証できる。しかし、ギャップがより狭くなると、これらの流入と流出の断面が小さくなり、一方、リップルの角度が同じであると仮定すれば、容積差は同じに保たれる。従って、上述した問題についての本発明による解決手段は、一方では、２つのスライド面の少なくとも一方の低圧側エッジが動作時に実質的にフラットになるように、スライド面の相関的な形成と動作時におけるそれらの変形を互いに調和させ、他方では、２つのスライド面の少なくとも一方の周縁リップルを、該スライド面の圧力側のシーリングギャップ部分に存在させるという２つの特徴を組み合わせることであり、該ギャップは、低圧側エッジの部分におけるのと少なくともほとんど同じぐらいの広さにしている。第２の特徴は、まず、ギャップがＶ形状を有しているか、極端な場合には平行な境界を有していることであり、Ａ形状は有していない。このことは、さらに、周縁リップルがシーリングギャップの圧力側部分に設けられることを意味し、これは、流体力学的に好ましい条件を保証することを意図している。他方、第１の特徴は、スライド面が互いに最も接近している場合の、スライド面の低圧側エッジに関する。このエッジは、少なくとも一方の面において実質的にフラットである。このことにより、エッジ部分における２つのスライド面の間に包含された容積の周期的な変化がなくなるか、または製造精度の範囲内で最小限になるという効果がある。キャビテーションと関係のある周期的な蒸発と凝縮につながり得る周期的な圧力変化もまた、これに応じて排除されるか低減される。高精度に機械加工されたスライド面を有するスライドリングパッキンにおいて、本発明の特徴が満たされていれば、極めて低い漏れ率と長い寿命が実現されることが分かっている。本明細書でスライドリングという用語を使用する場合、シャフトに対して相対的に回転しないように連結された実際のスライドリングと、一般に相リングと呼ばれ、ハウジングに連結されるリングとを含むことを意図している。低圧側エッジに関してフラットな形状という用語を使用している場合、それは、回転形状から周方向には可能な限り小さく変形しているが径方向には実質フラットな形状を指すために単純化しているのであり、例えばわずかにテーパにするために、フラット形状から意図的に変形させることを排除することを意図したものではない。スライド面の形成と動作中におけるそれらの変形とを調和させるという表現は、使用状態において動作中の変形が生じた後にスライド面が所望の形状になるように、スライド面を自由状態において所定の形状に形成することを意図している。相関的な形成という用語は、一つのスライド面の形状を、一般には反対のスライド面の形状との関係において形成しなければならないこと、特に径方向の断面におけるスライド面の所望の形状との関係で形成しなければならないことを意味している。高精度のスライド面という用語を使用している場合、主に、ラップ加工によって実現できる表面仕上げを言うことを意図している。それによって、数十分の一または数百分の一マイクロメーター内で、ほぼ正確にフラットな形状を達成することができる。低圧側エッジの部分において実質的にフラットなスライド面に関して述べている場合、このことは、フラット形状からの上記エッジの周方向への変形が約０．５μよりも大きくなく、好ましくは０．３μよりも大きくないことを意味している。０．１μよりも大きくない値が望ましい。第２スライド面は、耐漏洩性を犠牲にして流体潤滑効果を高めるためには、必要であれば低圧側エッジ部分に多少の周縁リップルを持たせることができる。多くの場合、第２スライド面も、低圧側エッジ部分において周方向に実質的にフラットにすることが好都合である。このことにより、第２スライド面のフラット形状からの（周方向への）変形が、０．３μ、好ましくは０．１５μよりも大きくないようになる。本発明によれば、低圧側の壁部分におけるギャップの最大幅は、０．５μよりも大きくなく、好ましくは０．３μよりも大きくないようにすべきである。０．２μよりも小さな値が望ましい。シーリングギャップの残りの部分、つまり、低圧側エッジの圧力側は、そのギャップ幅が、低圧側エッジにおいてよりも、さらにはその最も狭いポイントにおいてよりも小さくなく、一方、その間に、より大きなギャップ幅の部分があるように構成され、その結果、リップルの周縁で流体特性（hydrodynamics）が決定されることになる。同時に、スライド面が最も接近する部分のギャップ幅は、径方向全体にほぼ一定にすべきである。言い換えれば、２つのスライド面が互いにほぼ平行か、動作状態において半径方向に極めて小さなＶ形状を有している部分が、圧力側から低圧側のどこにでもあるべきであり、一方、Ｖ形状はその間の部分においてより強く現れる。このことは、低圧側エッジのストリップが面接触によってそれらの最終形状となるある程度の慣らし運転時間を経た後に、シーリングギャップにおける流体力学的に作用する部分において互いに最も近くなる部分が、スライド面の相互間隔を決定する支持機能をなすか、言い換えれば、スライド面の低圧側エッジのストリップの間隔がゼロに近づく場合に支持機能によってこれらが軽減され、それによってそれらがさらに摩耗することが最小限になる。低圧側エッジの圧力側においてこの目的で必要な周縁リップルは小さい。これは、１ミクロンよりも小さく、好ましくは０．５μよりも小さくすることができる。本発明においてスライド面が種々の部分で動作時に有するようになっている非常に小さな寸法差を生じさせることは、その製造技術に関して困難であろう。しかし、フラットな、または極めて小さな周縁リップルを有するわずかに凸状または凹状の表面形状は、ラップ加工によって製作できる。本発明によれば、圧力と温度にそれぞれ誘導される変形を調和させることにより、動作状態において望ましい周縁リップルが、ひとつまたは複数のスライド面の圧力側部分に発生する。この目的のため、二つのスライドリングの少なくとも一方に、周縁全体で不均一な熱放散のための手段が備えられる。この目的のため、熱絶縁手段を、ある領域、または熱を周囲の媒体に伝達しやすくする手段に設けることができる。既に公知の駆動鉤爪は熱絶縁手段として適しており、以下に説明する代表例のように、これらはその周辺の部分でスライドリングを包囲している。これらの手段がスライド面の形状に対して十分に作用するようにするために、同じ意味で作用する手段（すなわち、例えば熱絶縁手段）は、合計で少なくとも周縁の約三分の一、個々には少なくとも周縁の約十分の一以上に延在しているべきである。２つまたは３つの熱絶縁部分が、それぞれの場合に周辺の全長の四分の一または六分の一よりも広い範囲に延在するように周辺全体に均一に分配される場合には、好結果が得られる。同様の説明は、シールすべき圧力差に対するシール面を形成するリングの部分を周縁で不均一に支持する手段にも適用される。本発明に固有の特徴によれば、動作中に熱及び圧力に誘発される変形には、径方向に関するスライド面の傾斜に反対方向に作用することで備えておくことができる。従って、径方向へのスライド面の角度を、シールすべき圧力が変わったときにほぼ同じにとどめておくことができる。このことは、シーリングギャップの熱出力、したがってスライドリング内の温度分布が、シールすべき圧力差によって決まることと、子午線断面（meridional section）においてスライドリングに広がる圧力差と温度の場の両方がリングの撓みの状態に影響を与えるということにつながる。このことは、圧力側のギャップ部分における流体力学的なリップルのために、周縁全体でスライド面を不均一に変形させる圧力または熱の効果には左右されない。リングの材料の多孔性は、流体力学的な効果をある程度まで高めるため、一般に効果的であると認められている。小孔は潤滑剤を蓄えておくことができ、それによって乾燥運転特性を改善できる。しかし、スライドリングに硬質材料（例えばシリコンカーバイド）を使用した場合の通常の小孔のサイズが数マイクロメータのオーダーで、低圧側エッジ部分の所望のギャップの幅の複数分に相当する場合、流体力学上の及び摩擦学上の条件が歪められ得ることが容易に理解できるであろう。従って、本発明は、この微細な小孔のサイズが２μよりも小さい場合、好ましくは１．５μよりも小さい場合に効果的であると見なしている。本発明は、両方が硬質材料（例えばシリコンカーバイド）から構成されたスライドリングを対にする場合に特別に効果的に使用できる。しかし、本発明は、二つのスライドリングの一方がより軟質の材料（例えばカーボン）から構成される場合に、低圧側エッジで周辺方向にフラットなものが硬質リングで、かつ硬質リングの圧力側に周縁リップルが設けられるのであれば適用可能である。本発明に係るパッキンの製造方法は、スライド面が圧力側で相手面に最も接近する周縁の部分においてスライド面の動作中の撓み角度を測定することと、スライド面を、相手側のスライド面に対して少なくともほぼこの角度を相殺するようにあらかじめ調整することから識別することができる。言い換えれば、考慮しているスライドリングのスライド面を、それが圧力側ギャップ部分において相手面に向かって最も突出する部分で相手面にほぼ平行にするための試みをなすべきである。このことは、２つのスライド面が低圧側エッジ部の部分において互いに最も近くなるべきであるという条件とは無関係に適用される。以下に、効果的な代表例を示す図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、スライドリングパッキン全体の一部破断斜視図を示している。図２及び３は、周方向に異なる部分でのスライドリングの部分断面図である。図４は、スライドリングとその駆動手段の軸方向視図である。図５は、スライドリングのスライド面の拡大展開図である。このスライドリングパッキンは、シャフトの相対的な回転に対して固定されるように構成された保持リング１を備え、この保持リング１に、実際のスライドリング３を、相リング４に押し付けるアキシャルスプリング２が支持されている。この相リング４はハウジングに固定され、本明細書では、一般的な意味から、同じくスライドリングという。スライドリング３は５において公知の方法でシャフトに対してシールされ、相リング４とともにシーリングギャップ６を封じ込めている。保持リング１の円周方向に相対する２つのポイントからアキシャルアーム７が延出しており、これは、スライドリング３の円周上の隆起部８と、円周上の低レベルの部分９とともに、駆動手段（drive features）として作用する。相リング４の端面に位置していてシーリングギャップ６の形成に関して一部をなすシール面は、フラットになるように追従すると想定される。シール面は、ラップ加工されていて、０．１μより小さな振幅のリップル（小さな波状の凹凸）を有している。また、シール面は、パッキンの軸に対してわずかに凸面または凹面にすることができる。このシール面と相互作用するスライドリング３のスライド面１０の説明において「フラット」という用語を使用している場合、この用語は、相シール面が径方向に凸または凹の研磨面になっている場合はそれに対応して変えるべきである。図２の断面図は、図１の断面図に基本的に対応している。この図は、スライドリング３の周辺が、駆動手段７の間で、対応して隆起した構造になっている部分を示している。図４において、この周辺部分は、記号Ａによって示されている。図３は、この周辺における、駆動手段７の下の部分Ｂに対応する断面を示している。図２と３を比較すると、スライドリング３からの熱放散が、スライドリング３が駆動手段７とそれらの間の中間物の層によって覆われているＢ部においてよりも、Ａ部においての方が容易であることが明らかに読み取れる。動作中、熱がシーリングギャップ６の中で発生し、両方のスライドリングに伝達され、さらにこれらから周囲へ伝えられる。スライドリング４について、ここでは、単純化のために、熱によってどのような変形も生じないものと仮定する。このスライドリングの場合、熱放散が周辺から均一に起こるので、少なくとも熱応力によって周辺の変形が不均一になることは起こり得ない。したがって、これが動作中にフラットになるようにあらかじめ調整しておくことができ、または、フラットな形状からの全ての周方向に均一の変形を、他方のスライドリング３の寸法決定の際に容易に考慮できる。他方、スライドリング３から周辺の部分Ａ及びＢへの熱放散は、部分的に不均一な温度分布を招き、このことが不均一な変形につながる。この変形は、一方ではリングの円周軸回りでのねじれであり、このことをここでは撓みという。他方、リングは交軸に対しても曲がる。これらの方向へのスライド面の変形は累積的なものである。あるケースにおいて、スライド面をリングの軸に対して凹状にラップ加工し、インナーエッジ（１１及び１３）からアウターエッジ（図４の１２及び１４）まで、自由状態で高さが０．５μ大きくなるようにした。動作状態において、リングはスライド面の部分において図２の矢印のように外側へ撓み、その結果、スライド面がフラットな形状に近づいた。しかし、この接近は、周縁全体において均一ではなかった。撓みのため、ポイント１２がポイント１１に対して０．８μ後退し、したがって、フラットな相手面の相対するポイント１１からさらに０．３μ後退した。部分Ａにおいて、撓みはいくぶん小さく、ポイント１３と相対するポイント１４において約０．６μで、したがって、この部分はポイント１３に対してさらに０．１μ後退していた。このため、交軸の回りの曲げは、最大で０．２μであった。この結果、ポイント１１と１３がほぼ同じ軸直角面に存在し、ポイント１２と１４が、それぞれさらに０．３μと０．１μ後退していた。この結果を図５の展開図に近似的に示している。点の密度が高いところは相手面により近づいていることを示している。そして、低圧側エッジのストリップ１５において、最も近づいている。部分Ａの中心部において、シーリング面の（径方向への）幅全体にわたって、それは本質的に不変を保っている。この部分において、シーリング面は、より大きなクリアランスのために相手面から後退する。推移部分がその間に形成されている。スライドリング３は、５００時間使用した後、微細なスコアマーク（刻み傷）を呈した。スライド面の残りの部分は、異物によるものであると考えられる比較的小さな引っ掻き傷を除いては実質的に変化がなかった。このことから、エッジストリップ１５において面接触（solid-body contact）がなされたと推量され、一方、残りの部分では、支配的な条件は、おそらく、図５に示されたリップルのために、流体潤滑であった。漏れ速度は初期の短い時間において０．１ｇ／ｈで、その後、０．０５ｇ／ｈよりも小さな速度で一定した。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年７月１１日【補正内容】明細書スライドリングパッキンスライドリングパッキンの複数のスライドリングにおける相互作用するスライド面を高精度に表面仕上げして平行にすることによって、1g/hよりも十分に少ない最小限の漏れを達成し得ることが知られている(ジャーナルプロセス(Journal PROCESS)1994，第23〜26頁)。しかし、今までの制御していない方法においては、流体潤滑とは関係のない状態での少なくとも部分的な乾燥運転が容認されなければならず、かつスライド面を破壊することにつながり得ることも知られている。実際、制御していない場合のパッキンの早期損傷を避けるために、比較的大きなギャップの幅に対応した比較的大きな漏れ率が認められている。これらの比較的大きなギャップ幅は、スライド面の形状の平坦な形状からの内包的または非内包的な変形（周縁リップル（小さな波状の凹凸））によるものにすることができる。平行なシール面により、漏れを最小にすることができるが、スライド面に重大なダメージが生じ得ることが知られている。このことは、より緩やかなＶギャップを有する多くのスライドリングパッキンにも当てはまる。本発明は、このことがキャビテーションのために多くの場合に起こることを認識している。高精度の機械加工をした場合でも避けることのできない、相互作用するシーリング面の周縁リップルは、回転速度とともに、つまり早くなると容積が変化するスペースのシーリング面の間の囲まれた部分に通じる。このことは、これらのスペースが、広いシーリングギャップのために、シーリングギャップの外の別のシーリングギャップスペースに比較的大きな断面で接続されている限りは重要ではなく、流動性の媒体の流入及び流出を、蒸発をさせずに起こすことを保証できる。しかし、ギャップがより狭くなると、これらの流入と流出の断面が小さくなり、一方、リップルの角度が同じであると仮定すれば、容積差は同じに保たれる。シャフトとともに回転するスライドリングが硬質材料から構成され、静止したスライドリングがカーボンから構成された公知のスライドリングパッキン（ＵＳ −Ａ３９７０３２０）がある。静止したスライドリングには、熱膨張の相違のために、スライド面の高圧部分にくぼんだ領域を作ることを意図して、冷却穴が設けられている。そうでなければ、スライド面は光学的にフラットに、すなわち、完全にフラットな形状からのスライド面の許容し得る変形を、小径の範囲内のスライドリングにおいてはヘリウム光のバンド幅１つ分よりも大きくないようにし、大径の場合にはヘリウム光のバンド幅９つ分までにすべきである。これは、０．３から３μまでに対応している。最小のギャップ幅は、両スライド面に凹凸を加えることのために大きくなる。冷却穴の領域において、熱変形が、そのすぐ周辺の部分的に限られた凹部に通じて、より厳しい歪みを想定しなければならず、これらがさらにギャップの幅を広くするように作用することを考慮しなければならない。したがって、流体潤滑状態が実質的に低圧側エッジ部にも広がって、スライド面を互いに離すように持ち上げることを見込まなければならない。このことは、漏れ率が接触面の所定の熱変形を増大することの観察によって示されている。これは、冷却穴を有するスライドリングがカーボンで形成されていて、硬質材料で形成された他方のスライドリングとの関係においてより厳しい摩耗の対象であり、さらにこの摩耗が原形状を損なう場合にはなおさらのことである。この種のパッキンについて、わずかでない漏れ率を見込むべきであることが経験から分かっている。請求項１の特徴部分の前節において述べられている従来技術を出発点として、本発明が基づいている目的は、スライドリングパッキンの漏れ率を相当に小さくし、それによってパッキンの信頼性を大きく低下させないようにすることである。本発明に係る解決手段は、請求項１の特徴部分に記載されている。これらの特徴につながる方法が請求項１０に示されている。請求項１の特徴は、シーリングギャップがＶ形状か、極端な場合には平行な境界を有することであり、Ａ形状は有していない。低圧側エッジにおいて、スライド面は、幅が０．２μよりも大きくない極めて狭いシーリングギャップを有している。シーリングギャップの圧力側の部分においてでさえ最小幅がより小さくないので、低圧側エッジが確実にシーリングギャップの最も狭いポイントを形成する。シーリングギャップの圧力側の部分において、流体力学的に好ましい条件を保証する周縁リップルが設けられる。２つのスライド面の一方のフラット形状からの変形が０．１μよりも大きくないということにより、エッジ部分における２つのスライド面の間に囲まれた容積の周期的な変化がなくなるか、または製造精度の範囲内で最小限になることが保証される。キャビテーションと関係のある周期的な蒸発と凝縮につながり得る周期的な圧力変化もまた、これに応じて排除されるか低減される。このようにして形成されて高精度に機械加工されたスライド面を有するスライドリングパッキンにより、極めて低い漏れ率と長い寿命が同時に実現されることが分かっている。本明細書でスライドリングという用語を使用する場合、シャフトに対して相対的に回転しないように連結されたスライドリングと、しばしば相リングと呼ばれ、ハウジングに連結されるリングとを含むことを意図している。低圧側エッジに関してフラットな形状という用語を使用している場合、それは、回転形状から周方向には可能な限り小さく変形しているが径方向には実質フラットな形状を指すために単純化しているのであり、例えばわずかにテーパにするために、フラット形状から意図的に変形させることを排除することを意図したものではない。スライド面の形成と動作中におけるそれらの変形とを調和させるという表現は、使用状態において動作中の変形が生じた後にスライド面が所望の形状になるように、スライド面を自由状態において所定の形状に形成することを意図している。相関的な形成という用語は、一つのスライド面の形状を、一般には反対のスライド面の形状との関係において形成しなければならないこと、特に径方向の断面におけるスライド面の所望の形状との関係で形成しなければならないことを意味している。本発明において必要なスライド面の高精度の仕上げは、ラップ加工によって実現できる。低圧側ギャップの幅を小さくするのを可能にするため、第２のスライド面も、低圧側エッジ部分において周方向へ実質的にフラットである。フラット形状（周方向におけるフラット）からのその変形は、０．１５μよりも大きくない。シーリングギャップの残りの部分、つまり、低圧側エッジの圧力側は、そのギャップ幅が、低圧側エッジにおいてよりも、さらにはその最も狭いポイントにおいてよりも小さくなく、一方、その間に、より大きなギャップ幅の部分があるように構成され、その結果、リップルの周縁で流体特性（hydrodynamics）が決定されることになる。同時に、スライド面が最も接近する部分のギャップ幅は、径方向全体にほぼ一定にすべきである。言い換えれば、２つのスライド面が互いにほぼ平行か、動作状態において半径方向に極めて小さなＶ形状を有している部分が、圧力側から低圧側のどこにでもあるべきであり、一方、Ｖ形状はその間の部分においてより強く現れる。このことは、低圧側エッジのストリップが面接触によってそれらの最終形状となるある程度の慣らし運転時間を経た後に、シーリングギャップにおける流体力学的に作用する部分において互いに最も近くなる部分が、スライド面の相互間隔を決定する支持機能をなすか、言い換えれば、スライド面の低圧側エッジのストリップの間隔がゼロに近づく場合に支持機能によってこれらが軽減され、それによってそれらがさらに摩耗することが最小限になる。低圧側エッジの圧力側においてこの目的で必要な周縁リップルは小さい。これは、１ミクロンよりも小さく、好ましくは０．５μよりも小さくすることができる。本発明においてスライド面が種々の部分で動作時に有するようになっている非常に小さな寸法差を生じさせることは、その製造技術に関して困難であろう。しかし、フラットな、または極めて小さな周縁リップルを有するわずかに凸状または凹状の表面形状は、ラップ加工によって製作できる。本発明によれば、圧力と温度にそれぞれ誘導される変形を調和させることにより、動作状態において望ましい周縁リップルが、ひとつまたは複数のスライド面の圧力側部分に発生する。この目的のため、二つのスライドリングの少なくとも一方に、周縁全体で不均一な熱放散のための手段が備えられる。この目的のため、熱絶縁手段を、ある領域、または熱を周囲の媒体に伝達しやすくする手段に設けることができる。既に公知の駆動鉤爪は熱絶縁手段として適しており、以下に説明する代表例のように、これらはその周辺の部分でスライドリングを包囲している。これらの手段がスライド面の形状に対して十分に作用するようにするために、同じ意味で作用する手段（すなわち、例えば熱絶縁手段）は、合計で少なくとも周縁の約三分の一、個々には少なくとも周縁の約十分の一以上に延在しているべきである。２つまたは３つの熱絶縁部分が、それぞれの場合に周辺の全長の四分の一または六分の一よりも広い範囲に延在するように周辺全体に均一に分配される場合には、好結果が得られる。同様の説明は、シールすべき圧力差に対するシール面を形成するリングの部分を周縁で不均一に支持する手段にも適用される。本発明に固有の特徴によれば、動作中に熱及び圧力に誘発される変形には、径方向に関するスライド面の傾斜に反対方向に作用することで備えておくことができる。従って、径方向へのスライド面の角度を、シールすべき圧力が変わったときにほぼ同じにとどめておくことができる。このことは、シーリングギャップの熱出力、したがってスライドリング内の温度分布が、シールすべき圧力差によって決まることと、子午線断面（meridional section）においてスライドリングに広がる圧力差と温度の場の両方がリングの撓みの状態に影響を与えるということにつながる。このことは、圧力側のギャップ部分における流体力学的なリップルのために、周縁全体でスライド面を不均一に変形させる圧力または熱の効果には左右されない。リングの材料の多孔性は、流体力学的な効果をある程度まで高めるため、一般に効果的であると認められている。小孔は潤滑剤を蓄えておくことができ、それによって乾燥運転特性を改善できる。しかし、スライドリングに硬質材料（例えばシリコンカーバイド）を使用した場合の通常の小孔のサイズが数マイクロメータのオーダーで、低圧側エッジ部分の所望のギャップの幅の複数分に相当する場合、流体力学上の及び摩擦学上の条件が歪められ得ることが容易に理解できるであろう。従って、本発明は、この微細な小孔のサイズが２μよりも小さい場合、好ましくは１．５μよりも小さい場合に効果的であると見なしている。本発明に係るパッキンの製造方法は、スライド面が圧力側で相手面に最も接近する周縁の部分においてスライド面の動作中の撓み角度を測定することと、スライド面を、相手側のスライド面に対して少なくともほぼこの角度を相殺するようにあらかじめ調整することから識別することができる。言い換えれば、考慮しているスライドリングのスライド面を、それが圧力側ギャップ部分において相手面に向かって最も突出する部分で相手面にほぼ平行にするための試みをなすべきである。このことは、２つのスライド面が低圧側エッジ部の部分において互いに最も近くなるべきであるという条件とは無関係に適用される。以下に、効果的な代表例を示す図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、スライドリングパッキン全体の一部破断斜視図を示している。図２及び３は、周方向に異なる部分でのスライドリングの部分断面図である。図４は、スライドリングとその駆動手段の軸方向視図である。図５は、スライドリングのスライド面の拡大展開図である。このスライドリングパッキンは、シャフトの相対的な回転に対して固定されるように構成された保持リング１を備え、この保持リング１に、実際のスライドリング３を、相リング４に押し付けるアキシャルスプリング２が支持されている。この相リング４はハウジングに固定され、本明細書では、一般的な意味から、同じくスライドリングという。スライドリング３は５において公知の方法でシャフトに対してシールされ、相リング４とともにシーリングギャップ６を封じ込めている。保持リング１の円周方向に相対する２つのポイントからアキシャルアーム７が延出しており、これは、スライドリング３の円周上の隆起部８と、円周上の低レベルの部分９とともに、駆動手段（drive features）として作用する。相リング４の端面に位置していてシーリングギャップ６の形成に関して一部をなすシール面は、フラットになるように追従すると想定される。シール面は、ラップ加工されていて、０．１μより小さな振幅のリップル（小さな波状の凹凸）を有している。また、シール面は、パッキンの軸に対してわずかに凸面または凹面にすることができる。このシール面と相互作用するスライドリング３のスライド面１０の説明において「フラット」という用語を使用している場合、この用語は、相シール面が径方向に凸または凹の研磨面になっている場合はそれに対応して変えるべきである。図２の断面図は、図１の断面図に基本的に対応している。この図は、スライドリング３の周辺が、駆動手段７の間で、対応して隆起した構造になっている部分を示している。図４において、この周辺部分は、記号Ａによって示されている。図３は、この周辺における、駆動手段７の下の部分Ｂに対応する断面を示している。図２と３を比較すると、スライドリング３からの熱放散が、スライドリング３が駆動手段７とそれらの間の中間物の層によって覆われているＢ部においてよりも、Ａ部においての方が容易であることが明らかに読み取れる。動作中、熱がシーリングギャップ６の中で発生し、両方のスライドリングに伝達され、さらにこれらから周囲へ伝えられる。スライドリング４について、ここでは、単純化のために、熱によってどのような変形も生じないものと仮定する。このスライドリングの場合、熱放散が周辺から均一に起こるので、少なくとも熱応力によって周辺の変形が不均一になることは起こり得ない。したがって、これが動作中にフラットになるようにあらかじめ調整しておくことができ、または、フラットな形状からの全ての周方向に均一の変形を、他方のスライドリング３の寸法決定の際に容易に考慮できる。他方、スライドリング３から周辺の部分Ａ及びＢへの熱放散は、部分的に不均一な温度分布を招き、このことが不均一な変形につながる。この変形は、一方ではリングの円周軸回りでのねじれであり、このことをここでは撓みという。他方、リングは交軸に対しても曲がる。これらの方向へのスライド面の変形は累積的なものである。あるケースにおいて、スライド面をリングの軸に対して凹状にラップ加工し、インナーエッジ（１１及び１３）からアウターエッジ（図４の１２及び１４）まで、自由状態で高さが０．５μ大きくなるようにした。動作状態において、リングはスライド面の部分において図２の矢印のように外側へ撓み、その結果、スライド面がフラットな形状に近づいた。しかし、この接近は、周縁全体において均一ではなかった。撓みのため、ポイント１２がポイント１１に対して０．８μ後退し、したがって、フラットな相手面の相対するポイント１１からさらに０．３μ後退した。部分Ａにおいて、撓みはいくぶん小さく、ポイント１３と相対するポイント１４において約０．６μで、したがって、この部分はポイント１３に対してさらに０．１μ後退していた。このため、交軸の回りの曲げは、最大で０．２μであった。この結果、ポイント１１と１３がほぼ同じ軸直角面に存在し、ポイント１２と１４が、それぞれさらに０．３μと０．１μ後退していた。この結果を図５の展開図に近似的に示している。点の密度が高いところは相手面により近づいていることを示している。そして、低圧側エッジのストリップ１５において、最も近づいている。部分Ａの中心部において、シーリング面の（径方向への）幅全体にわたって、それは本質的に不変を保っている。この部分において、シーリング面は、より大きなクリアランスのために相手面から後退する。推移部分がその間に形成されている。スライドリング３は、５００時間使用した後、微細なスコアマーク（刻み傷）を呈した。スライド面の残りの部分は、異物によるものであると考えられる比較的小さな引っ掻き傷を除いては実質的に変化がなかった。このことから、エッジストリップ１５において面接触（solid-body contact）がなされたと推量され、一方、残りの部分では、支配的な条件は、おそらく、図５に示されたリップルのために、流体潤滑であった。漏れ速度は初期の短い時間において０．１ｇ／ｈで、その後、０．０５ｇ／ｈよりも小さな速度で一定した。請求の範囲１．２つのスライドリング（３，４）を有し、それらのスライド面の間に低圧側エッジに向かって狭くなるシーリングギャップ（６）が形成され、かつ、動作状態において、スライド面の一方がその低圧側エッジ（１５）において実質的にフラットで、その圧力側に位置する部分に周縁リップルを有し、スライド面の他方がその低圧側エッジにおいて実質的にフラットで硬質材料により形成されたスライドリングパッキンであって、両スライドリング（３，４）が硬質材料から形成され、低圧側エッジ（１５）のシーリングギャップ（６）の幅が０．２μより大きくなく、一方のスライドリング（３）のスライド面（１０）の低圧側エッジ（１５）でのフラット形状からの変形が０．１μよりも大きくないことを特徴とするスライドリングパッキン。２．低圧側エッジ（１５）における第２スライド面のフラット形状からの変形量が、０．１５μよりも大きくないことを特徴とする請求項１記載のスライドリングパッキン。３．スライド面（１０）が低圧側エッジ（１５）の圧力側に最も近くなる部分（１３，１４）におけるギャップの幅が、径方向全体にほぼ一定であることを特徴とする請求項１または２に記載のスライドリングパッキン。４．低圧側エッジ（１５）の圧力側に存在するシーリングギャップ（６）の部分の最大のギャップ幅が１μより小さく、好ましくは０．５μよりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。５．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方が、周縁全体で不均一な熱放散のための手段（７）を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。６．周縁全体で不均一な熱放散のための手段が、全体では少なくとも周縁の約三分の一を占め、個々には少なくとも周縁の約十分の一を占めることを特徴とする請求項５記載のスライドリングパッキン。７．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方が、シールされるべき圧力差に対してシール面（１０）を形成するリングの部分を、周辺全体で不均一に支持するための手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。８．低圧側エッジ（１５）の圧力側での２つのスライドリング（３）の少なくとも一方の周縁リップルが、熱及び／または圧力に誘導される変形によって達成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。９．動作中に圧力により誘導される変形と熱変形が反対の向きに作用することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１０．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方のスライド面における小孔の大きさが２μよりも小さいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１１．周縁全体で不均一な熱放散、または不均一な圧力誘導変形に対する抵抗を有するスライドリングを備えたスライドリングパッキンの製造方法であって、スライド面が圧力側で相手面に最も接近する周縁部分における動作中のスライド面の撓み角度を測定し、スライド面またはそれと相互作用する相手面がこの角度をほぼ相殺するようにあらかじめ調整することを特徴とする方法。１２．低圧側エッジの外側で望まれる周縁リップルが、周辺全体で不均一な熱または圧力に誘導される変形によって生じることを特徴とする請求項１１記載の方法。【図５】

Claims

【特許請求の範囲】１．高精度のスライド面の間にシーリングギャップ（６）を有し、かつ動作圧力及び／または動作温度下で変形する一対のスライドリングを有するスライドリングパッキンであって、動作中に２つのスライド面の少なくとも一方の低圧側エッジ（１５）が実質的にフラットになり、かつ２つのスライド面（１０）の少なくとも一方の周縁リップルが、該スライド面の圧力側に位置するシーリングギャップ（６）の部分に存在するように、スライド面の相関的な形成と動作時におけるそれらの変形が互いに調和し、上記ギャップが、少なくとも低圧側エッジの部分におけるのとほぼ同じぐらい広いことを特徴とするスライドリングパッキン。２．低圧側エッジ（１５）における実質的にフラットなスライド面（１０）のフラット形状からの変形量が、約０．５μ、好ましくは０．３μ、さらに好ましくは０．１μよりも大きくないことを特徴とする請求項１記載のスライドリングパッキン。３．第２スライド面もまた、低圧側エッジ（１５）において実質的にフラットである請求項１または２記載のスライドリングパッキン。４．第２スライド面における低圧側エッジでのフラットな形状からの変形量が、０．３μ、好ましくは０．１５μよりも大きくないことを特徴とする請求項３記載のスライドリングパッキン。５．低圧側エッジ（１５）での最大のギャップ幅が、０．５μ、好ましくは０．３μよりも大きくないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。６．低圧側エッジ（１５）の圧力側に位置するシーリングギャップの部分における最小幅が低圧側エッジ（１５）におけるよりも小さくないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。７．スライド面（１０）が低圧側エッジ（１５）の圧力側に最も近くなる部分（１３，１４）におけるギャップの幅が、径方向全体にほぼ一定であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。８．低圧側エッジ（１５）の圧力側に存在するシーリングギャップ（６）の部分の最大のギャップ幅が１μ、好ましくは０．５μよりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。９．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方が、不均一で周辺全体で起こる熱放散のための手段（７）を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１０．周辺全体で不均一な熱放散のための手段が、全体では少なくとも周辺の約三分の一を占め、個々には少なくとも周辺の約十分の一を占めることを特徴とする請求項９記載のスライドリングパッキン。１１．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方が、シールされるべき圧力差に対してシーリング面（１０）を形成するリングの部分を、周辺全体で不均一に支持するための手段を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１２．低圧側エッジ（１５）の圧力側での２つのスライドリング（３）の少なくとも一方の周縁リップルが、熱及び／または圧力に誘導される変形によって達成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１３．動作中に圧力により誘導される変形と熱変形が反対の向きに作用することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１４．２つのスライドリング（３，４）の少なくとも一方のスライド面における小孔の大きさが２μよりも小さいことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１５．両スライドリング（３，４）がシリコンカーバイドなどの硬質素材から形成されたことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のスライドリングパッキン。１６．周縁全体で不均一な熱放散、または不均一な圧力誘導変形に対する抵抗を有する、スライドリングパッキン用スライドリングの製造方法であって、スライド面が圧力側で相手面に最も接近する周縁部分における動作中のスライド面の撓み角度が測定され、スライド面またはそれと相互作用する相手面が、この角度を相殺するようにあらかじめ調整されることを特徴とする方法。１７．低圧側エッジの外側で望まれる周縁リップルが、周辺全体で不均一な熱または圧力に誘導される変形によって生じることを特徴とする請求項１６記載の方法。