KR101322338B1 - 유체 활성화된 샤프트 시일 - Google Patents

유체 활성화된 샤프트 시일 Download PDF

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Abstract

유체 활성화된 샤프트 시일과 연관된 시스템 및 방법이 제공된다. 다수의 구성요소를 특징으로 하는 시스템은, 외부면(848)을 형성하는 지지 구성요소(804), 지지 구성요소의 외부면과 슬라이드 가능한 내부면(832)을 포함한 캐리어 구성요소(808), 및 캐리어 구성요소에 대해 배치된 시일(812)을 포함한다. 시일(816)은 샤프트와 접촉 또는 샤프트를 향해 립 부분을 추진하도록 유체에 노출될 때 팽창하는 유체 반응 겔(gel) 물질 및 립 부분을 포함한다. 겔 부분은 샤프트 및 립 부분 사이에서 갭의 크기를 형성하고 향상시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다. 이러한 시스템을 조립하고 설치하는 방법도 설명된다. 정렬/인터페이스 링을 한정하고 및/또는 고정하기 위한 시스템이 설명된다.

Description

유체 활성화된 샤프트 시일 {FLUID―ACTIVATED SHAFT SEAL}
여기서 설명된 개념의 일부는 계약 번호 N65538-04-M-0157 및 N65540-05-C-0034 하에서 정부 지지로 만들어지거나 또는 개발되었다. 연방 정부는 이러한 개념에 대한 일정한 권리를 가질 수 있다.
본 발명은 일반적으로 시일에 관한 것이고, 특히 겔 물질을 포함한 유체 활성화된 샤프트 시일에 관한 것이다.
많은 산업적 응용은 하나의 구조물의 일 구역으로부터 벽을 통해 구조물의 다른 구역으로 통과하기 위한 샤프트를 필요로 한다. 샤프트는 일반적으로 벽에서 개구를 통해 통과하고, 벽의 위치에 상대적으로 이동한다. 예를 들면, 샤프트는 표면을 통해 샤프트의 축 주위로 평행이동 및 회전(예를 들어 비틀림, 굽힘 또는 신장)의 일정한 조합으로 평행이동하거나, 회전하거나 또는 이동할 수 있다. 공간적 틈새는 이러한 이동을 촉진시키기 위해 벽의 개구 및 샤프트 사이에 일반적으로 존재한다.
이동하는 샤프트를 포함한 일정한 응용은 구조물의 개별 구역 사이에서 유체 분리를 필요로 하고, 이에 의해 구조물의 일 구역에서의 누수 또는 오염은 샤프트 및 벽의 개구 사이에서 틈새를 통해 구조물의 인접 구역으로 유동하거나 또는 이동하지 않는다. 예를 들면, 배의 선체의 길이를 따라 연장하는 추진 샤프트는 배의 상이한 구획을 분리하는 다수의 격벽(bulkhead)을 통과한다. 일 구획의 워터 누수가 샤프트를 따라 다음 구획으로의 격벽을 넘어 나아가는 것을 막는 것은, 선체가 물로 차고 배가 가라앉은 것을 막는데 중요하다. 샤프트 시일은 예를 들어 배 구조물에서 샤프트 개구에 비례한 샤프트의 회전 동안 일 구획으로부터 다음 구획으로 유체의 유동을 제한하는데 일반적으로 이용된다.
샤프트가 샤프트 동작 동안 회전할 때 회전하도록 설계된 종래의 샤프트 시일의 일례는 워싱턴 포울스보(Poulsbo)의 와트실라-립스사(Wartsila-Lips, Inc.)에 의해 판매된 ND-유형 샤프트 시일이다. ND-유형 시일은 러버 몰딩-샤프트 인터페이스에 위치한 오링(o-ring)을 포함하고, 이에 의해 몰딩 및 오링은 샤프트가 스핀함에 따라 스핀한다. 격벽의 일 측부 상에서 압력의 동일하지 않은 양의 압력에 의해 생성된 오링에 걸친 압력차는 고무 몰딩을 변형시키고 하우징에 대해 프레스하며, 이러한 하우징은 개구 주위에 위치한다. 몰딩의 회전은 몰딩이 하우징에 대해 프레스될 때 방지된다. 고정식 몰딩은 하우징에 대해 시일을 생성하고 샤프트와 오링이 샤프트와 접촉하게 한다. 또한, 오링은 스핀을 정지하고 샤프트에 대해 유체 시일을 생성한다.
ND-유형 샤프트 시일의 한가지 단점은 시일링 구성요소가 건조한 동안 시일링 구성요소 및 샤프트 사이의 접촉은 오링 및 고무 몰딩 상에서 관련된 마찰 유도된 마멸에 의해 야기된 시일링 구성요소의 조기 파손을 유도한다는 점이다. 현재 배건조 명세서는 일반적으로 시일이 샤프트에 접촉하기 이전에 물의 대략 8-9인치(약 203-229mm) 또는 약 1/3psig(파운드 퍼 스퀘어 인치 게이지 또는 약 234.1kg/m2)의 시일링 구성요소의 대향 표면 사이의 압력차를 요구한다. 물의 존재는 샤프트 및 시일링 구성요소(예를 들어 몰딩 및 오링) 사이에 방수 인터페이스를 생성하는 것을 돕는다. ND-유형 시일은 물의 0.6-0.9인치(약 15.2-22.9mm)만큼 적은 상태로 활성화되었다(예를 들어 샤프트와 접촉하였다). 시일링 구성요소가 비교적 건조하고 조기 마멸을 유도하는 동안 시일링 구성요소는 샤프트와 접촉한다. 추가적으로, 유체 밀봉 시일을 생성하는데 불충분한 압력차는, 시일링 구성요소가 비교적 작은 양의 물의 존재에서 활성화될 때 대향 시일링 구성요소 사이에서 발생한다. 유체 밀봉 시일이 형성되지 않을 때, 샤프트 및 시일링 구성요소와 관련된 누수 속도는 선박회사 명세서를 넘는 것일 수 있다.
예를 들면, 선박회사 명세서는 0.5 U.S.pint/hour(약 0.065ml/s)의 최대 누수 속도로 자체 활성화 격벽 샤프트를 일반적으로 필요로 한다. 자체 활성화 샤프트 시일은 일반적으로 샤프트에 대한 설치 이후 그리고 누수 동안 인간의 작동(예를 들어 시일의 조정)을 요구하지 않는다. DDG-유형 디스트로이어(destroyer)에 대해, 선박회사 명세서 하에서 허용된 최대 누수 속도는 1 U.S.pint/minute(약 0.1314ml/s)이다. 비교적 낮은 압력차가 있는 경우에 시일의 활성화(예를 들어 상기 설명된 비교적 낮은 워터 레벨에 의해 야기된 조기 활성화)는 시일 구성요소의 가속된 마멸을 야기한다. 시일의 가속된 마멸은 시일의 조기 파손을 유도하고 선박회사 명세서와 맞지 않게 된다.
여기서, 비교적 작은 양의 유체가 존재하는 경우에 조기 활성화되지 않는 자체 활성화 샤프트 시일에 대한 요구가 있다. 또한, 조기 마멸에 저항하도록 설계된 샤프트 시일을 위한 요구가 있다. 또한, 다양한 지름의 샤프트를 효과적으로 밀봉하도록 스케일될 수 있는 설계와 같은 샤프트 시일에 대한 요구가 있다. 예를 들면, 비교적 작은 지름의 샤프트 및 비교적 큰 지름의 샤프트에 대한 샤프트 시일 설계에 대한 요구가 있고, 이러한 두 지름의 샤프트 모두는 디스트로이어 또는 다양한 산업적 응용에서 발견될 수 있다.
여기서 설명된 개념은, 유체에 노출될 때 팽창하는 겔 물질과 시일을 연관시킴에 의해 현재의 샤프트 시일 설계와 연관된 이러한 그리고 다른 이슈들을 언급한다. 일 실시예에서, 이러한 물질을 이용한 시일은 일반적으로 유체가 없는 경우에 이동하는 샤프트와 접촉하지 않는다. 시일 및 샤프트 사이의 분리는 유체가 없는 경우에 시일 상의 마찰 효과를 감소시킴에 의해 시일의 수명을 연장시킨다. 겔 물질이 팽창할 때, 시일은 변형되고 샤프트와 접촉하도록 추진된다(urged). 이러한 시일과 연관된 다양한 특징 및 장점이 이하에서 설명된다.
일 태양에서 본 발명은 시스템에 관련된다. 이러한 시스템은 격벽 구조물로 커플링시키는 인터페이스를 포함한 외부면을 형성하는 지지 구성요소를 포함한다. 또한, 이 시스템은 지지 구성요소의 외부면을 슬라이드 가능하게 체결시키기 위한 내부면을 가진 캐리어 구성요소를 포함한다. 이 시스템은 캐리어 구성요소에 상대적으로 배치된 시일을 포함한다. 이러한 시일은 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함한다. 겔 물질은 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창하고, 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성하거나 또는 증가시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다.
다른 태양에서, 본 발명은 제 2 구획으로부터 제 1 구획의 유체를 분리시키기 위한 시스템에 관한 것이고, 이 경우 샤프트는 제 1 구획으로부터 제 2 구획으로 통과한다. 이 시스템은 샤프트에 상대적으로 배치된 시일을 포함한다. 이러한 시일은 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함하고, 이러한 겔 물질은 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창한다. 겔 물질은 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성 또는 증가시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다.
다른 태양에서, 본 발명은 격벽에 의해 제 2 구획으로부터 분리된 제 1 구획의 유체를 분리시키기 위한 지지 구성요소에 관한 것이고, 이 경우 샤프트는 제 1 구획으로부터 제 2 구획으로 통과하며 유체는 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함한 시일에 의해 분리된다. 겔 물질은 샤프트를 향해 또는 샤프트에 접촉하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창되고, 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성 또는 증가시키기 위해 유체가 없는 경우에 수축한다. 지지 구성요소는 지지 구성요소가 격벽에 장착될 때 격벽에 커플링되기 위한 인터페이스 표면을 형성하는 환형 구조물을 포함한다. 환형 구조물은 인터페이스 표면에 상대적으로 배치된 외부면을 포함한다. 외부면은 지지 구성요소에 상대적으로 시일을 위치시키는 캐리어 구성요소의 대응 내부면과 슬라이드 가능하게 체결된다.
다른 태양에서, 본 발명은 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함하는 시일을 위치시키기 위한 캐리어 구성요소에 관한 것이다. 겔 물질은 격벽을 통과하는 샤프트와 접촉하게 또는 샤프트를 향하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창하고, 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성하거나 또는 증가시키기 위해 유체가 없는 경우에 수축한다. 캐리어 구성요소는 환형 바디를 포함하고, 이러한 환형 바디는 샤프트의 이동에 응하여 격벽에 장착된 지지 구성요소의 대응 외부면을 슬라이드 가능하게 체결시키도록 바디의 외부 원주를 따라 채널을 형성한다. 환형 바디는 시일을 커플링시키고 위치시키도록 바디의 내부면을 따라 확장부를 형성한다.
다른 태양에서, 본 발명은 격벽 구조물에 의해 분리된 인접 구획을 밀봉하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 격벽 구조물의 대응 인터페이스에 외부면을 형성하는 지지 구성요소의 인터페이스를 고정시키는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 지지 구성요소의 외부면과 슬라이드 가능하게 체결되는 캐리어 구성요소의 내부면을 위치시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 캐리어 구성요소에 상대적으로 시일을 커플링시키는 단계를 포함한다. 이러한 시일은 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함하고, 이러한 겔 물질은 샤프트와 접촉하도록 또는 샤프트를 향해 립 부분을 추진하도록 유체에 노출될 때 팽창하며 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성하거나 또는 증가시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다.
다른 태양에서, 본 발명은 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 격벽 구조물의 대응 인터페이스에 지지 수단을 커플링하기 위한 인터페이스를 포함한다. 이러한 지지 수단은 외부면을 형성한다. 시스템은 시일링 수단을 포함하고, 이러한 시일링 수단은 유체 반응성 겔 물질을 포함하고, 이러한 겔 물질은 시일링 수단의 일부 및 격벽 구조물을 통과하는 샤프트 사이의 유동 경로의 크기를 조절하기 위해 유체가 없거나 또는 유체에 노출되는 것에 응하여 부피를 가역적으로 변화시킨다. 또한, 이 시스템은 지지 수단에 상대적으로 시일링 수단을 위치시키기 위한 캐리어 수단을 포함한다. 캐리어 수단은 지지 수단의 외부면을 슬라이드 가능하게 체결시키기 위한 내부면을 형성한다.
다른 태양에서, 본 발명은 제 2 구획으로부터 제 1 구획의 유체를 분리시키기 위한 시스템에 관한 것이고, 이 경우 샤프트는 제 1 구획으로부터 제 2 구획으로 통과하며, 이 경우 유체는 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함한 시일에 의해 분리된다. 겔 물질은 샤프트와 접촉하거나 또는 샤프트를 향해 립 부분을 추진하도록 유체에 노출될 때 팽창하고, 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성 또는 증가시키기 위해 유체가 없는 경우에 수축한다. 이러한 시스템은 제 1 구획의 제 1 표면, 제 2 구획의 제 2 표면 및 제 1 구획으로부터 제 2 구획으로 통과하는 개구를 형성하는 격벽 구조물을 포함한다. 제 1 표면은 제 1 환형 영역을 형성하고, 제 2 표면은 제 2 환형 영역을 형성한다. 제 1 및 제 2 환형 영역은 개구에 인접하고, 격벽 구조물에 상대적으로 시일을 위치시키는 캐리어 구성요소의 대응 내부면과 슬라이드 가능하게 체결된다.
다른 예 및 실시예에서, 상기 태양은 하나 이상의 이하의 특징을 포함할 수 있다. 일정한 실시예에서, 시스템 또는 구성요소는 캐리어 구성요소에 상대적으로 시일을 위치시키고 커플링시키기 위한 리테이닝(retaining) 구성요소를 포함한다. 리테이닝 구성요소는 리테이닝 구성요소를 겔 물질에 커플링시키는 플레이트 부분을 포함할 수 있다. 겔 물질의 팽창은 샤프트와 접촉하게 또는 샤프트를 향해 시일의 립 부분을 대응하게 추진시키도록 플레이트 부분을 추진한다. 또한, 플레이트 부분은 겔 물질의 팽창에 응하여 립 부분이 이동하는 거리를 증가시킬 수 있다.
일정한 실시예에서, 오링의 세트는 지지 구성요소의 외부면 및 캐리어 구성요소의 내부면 사이에 배치된다. 오링의 세트는 격벽 또는 격벽 구조물에 의해 분리된 제 1 구획으로부터 제 2 구획으로 유동 경로를 감소시킨다. 일정한 실시예에서, 격벽 구조물은 하우징 부분을 포함하고, 지지 구성요소의 인터페이스는 하우징 부분에 커플링된다.
일정한 실시예는 샤프트에 상대적으로 시일을 위치시키도록 캐리어 구성요소에 상대적으로 위치한 정렬 링을 특징으로 한다. 정렬 링은 샤프트에 상대적으로 캐리어 구성요소의 확장부에 상대적으로 위치될 수 있다. 정렬 링은 낮은 마찰 또는 낮은 마멸 물질(또는 둘 모두)을 포함할 수 있다. 또한, 정렬 링은 낮은 부식 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정렬 링은 낮은 마멸, 낮은 마찰, 및/또는 낮은 부식 물질로 코팅되거나 또는 형성될 수 있다. 일정한 실시예에서, 시일의 립 부분은 낮은 마찰 또는 낮은 마멸 물질(또는 둘 모두)을 포함할 수 있다. 또한 시일의 립 부분은 낮은 부식 물질을 포함할 수 있다. 일정한 실시예에서, 시일의 립 부분은 낮은 마멸, 낮은 마찰 및/또는 낮은 부식 물질로 형성되거나 또는 이러한 물질로 코팅된다. 낮은 마멸 물질은 정렬 링, 시일의 립 부분, 샤프트 또는 이들 셋의 조합에 대한 마멸을 감소시킬 수 있다. 낮은 마찰 물질은 시일의 립 부분 및 샤프트 사이에서 또는 정렬 링 및 샤프트 사이에서 마찰을 감소시킬 수 있다. 일정한 실시예에서, 샤프트는 복합재 샤프트이다. 또한, 샤프트는 금속 또는 금속계 합금으로 만들어질 수 있다.
베어링 세트는 캐리어 구성요소의 일부 내에 배치될 수 있고, 샤프트에 상대적으로 위치한다. 베어링 세트의 각각의 베어링은 샤프트에 의해 접촉 및/또는 회전에 응하여 회전 가능하다. 베어링의 세트는 샤프트에 상대적으로 시일을 중심화시킬 수 있다. 베어링의 세트에 대응한 부슁의 세트는 베어링의 세트를 캐리어 구성요소에 고정시키는데 이용될 수 있다. 일정한 실시예에서, 베어링의 각각은 표면 상에 배치된 코팅을 포함한다. 일정한 실시예는 회전 샤프트를 특징으로 한다. 캐리어 구성요소의 확장부는 리세스된 영역을 포함할 수 있다. 베어링의 세트는 샤프트를 회전 가능하게 체결시키도록 리세스된 영역 내에 배치될 수 있다. 일정한 실시예에서, 베어링의 세트에 대응하는 부슁의 세트는 베어링의 베어링 세트를 캐리어 구성요소에 고정시킨다. 부슁의 각각은 캐리어 구성요소의 확장부의 외부면과 거의 동일 평면에 있는 부슁면을 형성할 수 있다.
일정한 실시예에서, 시일은 유체 투과성 하드 오픈 셀 포움 또는 유체 투과성 소프트 오픈 셀 포움을 포함한다. 겔 물질은 하드 또는 소프트 오픈 셀 포움에 매립될 수 있다. 겔 물질의 팽창 및 수축은 가역적 효과(reversible effect)이다. 예를 들면, 가역적 효과는 겔 물질의 상 전이 온도 아래로 떨어지는 겔의 온도에 응하여 팽창하는 겔 물질을 포함한다. 또한, 가역적 효과는 겔 물질의 상 전이 온도를 초과하는 겔의 온도에 응하여 수축하는 겔 물질을 포함할 수 있다.
샤프트와의 접촉은 샤프트와 체결 또는 샤프트와 공칭 접촉을 지칭할 수 있고, 이는 립 부분, 정렬 링, 세트 베어링, 또는 이들의 조합에 의해 포함된다. 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 형성은 샤프트와의 접촉에서 벗어나도록 이동하는 립 부분을 포함한다. 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기의 증가는 샤프트로부터 멀어지도록 이동하는 립 부분을 포함한다.
일정한 실시예에서, 지지 구성요소의 외부면은 두 개의 거의 평행한 표면을 형성한다. 거의 평행한 표면은 거의 반대로 향할 수 있다(예를 들어, 일 표면은 제 1 구획을 향할 수 있고, 나머지 표면은 격벽 구조물에 의해 분리된 제 2 구획을 향할 수 있다). 또한, 격벽 구조물의 제 1 및 제 2 표면은 거의 평행하고, 반대를 향한 표면일 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 가요성 바디를 포함하고, 가요성 바디는 가요성 바디의 외부 지름을 따라 인터페이스 표면을 형성한다. 또한, 시스템은 바디의 내부 지름을 따라 배치된 시일링 구조물을 포함한다. 시일링 구조물은 립 부분 및 겔 물질을 포함하고, 이러한 겔 물질은 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창한다. 겔 물질은 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성 또는 증가시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다.
일정한 실시예에서, 시스템은 환형 구조물을 포함하고, 이러한 환형 구조물은 가요성 바디(예를 들어 가요성 바디의 외부 지름)에 제거 가능하게 고정 가능하고, 이에 의해 인터페이스 표면을 캐리어 구성요소 또는 지지 구성요소에 커플링시킨다. 일정한 예에서, 가요성 바디는 가요성 바디의 내부 지름을 따라 배치된 확장부를 특징으로 한다. 링은 확장부에 커플링될 수 있다. 링은 낮은 마찰, 낮은 마멸 또는 낮은 부식 물질(또는 이러한 물질의 조합)로 코팅 또는 만들어질 수 있다. 일정한 실시예에서, 시일링 구조물은 백업 시일이다. 시일링 구조물은 가요성 바디로 일체적으로 형성될 수 있거나, 또는 시일링 구조물은 가요성 바디로부터 개별적으로 형성되고 이에 커플링될 수 있다(예를 들어 본딩(bonding)에 의해).
다른 태양에서, 본 발명은 샤프트에 상대적으로 시일 시스템 및 캐리어 구성요소를 정렬시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 시일 시스템은 립 부분 및 유체 반응성 겔 물질을 포함하고, 이러한 겔 물질은 격벽을 통과하는 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분을 추진하기 위해 유체에 노출될 때 팽창하며, 샤프트 및 립 부분 사이의 갭의 크기를 형성하거나 또는 증가시키도록 유체가 없는 경우에 수축한다. 시스템은 제 1 구성요소 또는 바디 그리고 제 2 구성요소 또는 바디를 포함한 정렬 링 캐리어를 포함한다. 제 1 구성요소는 제 1 구성요소의 내부면에 상대적으로 배치된 제 1 제한 구조물 및 캐리어 구성요소의 대응면과 인터페이스 하도록 형상화된 외부 둘레를 따라 외부면을 형성한다. 제 1 제한 구조물은 정렬 링의 제 1 대응 구조물을 수용하도록 형상화된다. 정렬 링 캐리어의 제 2 구성요소는 제 1 구성요소에 제거 가능하게 고정 가능하고, 정렬 링의 제 2 대응 구조물을 수용하도록 형상화된 제 2 제한 구조물을 형성한다. 제 1 및 제 2 구성요소는 제 1 구성요소, 제 2 구성요소 또는 둘 모두에 상대적으로 정렬 링을 한정하거나 또는 고정하기 위한 공간을 형성하도록 상호작용한다.
일정한 실시예에서, 시스템은 정렬 링을 포함하고, 이러한 정렬 링은 제 1 구성요소의 내부면에 상대적으로 고정되고, 정렬 링 캐리어의 제 1 및 제 2 구성요소에 의해 형성된 공간에 제거 가능하게 한정된다. 정렬 링은 샤프트에 상대적으로 캐리어 구성요소, 시일링 시스템, 또는 정렬 링 캐리어 중 하나 이상을 정렬시킬 수 있다. 또한, 정렬 링은 샤프트와 인터페이스할 수 있다. 일정한 실시예에서, 정렬 링은 샤프트와 인터페이스하고, 샤프트에 상대적으로 캐리어 구성요소, 시일링 시스템, 또는 정렬 링 캐리어 중 하나 이상을 정렬시킨다. 샤프트는 회전 샤프트일 수 있다. 일정한 실시예에서, 정렬 링 캐리어는 낮은 마멸 물질로 만들어지거나 또는 TEFLON®과 같은 낮은 마멸 물질로 코팅된다. 일정한 실시예에서, 정렬 링은 시스템의 다른 요소의 작동 수명보다 짧은 작동 수명을 가진 소비 가능한 부품이다. 정렬 링 캐리어는 예를 들어 정렬 링을 교체 또는 유지시킴과 연관된 다운타임(downtime)을 감소시키는 것과 같이, 시스템의 잔여 구성요소의 완전한 해체를 요구하지 않으면서 정렬 링의 제거 및 유지 또는 교체를 촉진시킨다.
일정한 실시예에서, 제 1 구성요소의 제 1 제한 구조물은 그루브이고, 정렬 링의 제 1 대응 구조물은 제 1 플랜지 또는 쇼울더이다. 제 2 제한 구조물은 제 1 및 제 2 구성요소의 도움에 의해 도는 제 2 구성요소에 의해 형성된 제 2 그루브일 수 있다. 이러한 실시예에서, 정렬 링의 제 2 대응 구조물은 제 1 플랜지로부터 정렬 링의 외부 표면을 따라 배치된 제 2 플랜지이다. 정렬 링의 외부면은 제 1 구성요소의 내부면에 제거 가능하게 고정 가능하다. 일정한 실시예는 표면(예를 들어 평면)으로서 제 1 및 제 2 제한 구조물을 특징으로 하고, 정렬 링의 제 1 및 제 2 대응 구조물은 억지 끼워맞춤, 마찰, 본딩, 또는 정렬 링을 일정한 위치에 고정하기 위한 일정한 다른 기술을 통해 제 1 및 제 2 구성요소에 상대적으로 고정된 대응하는 표면(예를 들어 평면)이다.
또한, 이러한 시스템은 샤프트에 의한 이동에 응하여 격벽에 장착된 지지 구성요소의 대응 외부면을 슬라이드 가능하게 체결하도록 바디의 외부 원주를 따라 채널을 형성하는 환형 바디를 포함하는 캐리어 구성요소를 포함할 수 있다. 정렬 링 캐리어의 제 1 구성요소는 제 1 구성요소의 외부 원주를 따라 제 2 채널을 형성할 수 있다. 제 2 채널은 캐리어 구성요소의 채널과 상호 작용하고, 이에 의해 지지 구성요소의 대응면을 슬라이드 가능하게 체결한다. 일정한 실시예에서, 오링의 세트는 캐리어 구성요소의 환형 바디 및 정렬 링 캐리어의 제 1 구성요소에 상대적으로 배치되고, 이에 의해 정렬 링 캐리어 및 캐리어 구성요소 사이에서 유체의 유동을 감소시킨다. 일정한 구현은 캐리어 구성요소의 환형 바디의 채널, 제 1 구성요소의 제 2 채널, 또는 둘 모두에 상대적으로 배치된 오링의 세트를 특징으로 하고, 이에 의해 캐리어 구성요소 또는 정렬 링 캐리어 및 지지 구성요소 사이에서 유체의 유동을 감소시킨다.
일 태양에서, 본 발명은 하우징 및 하우징에 상대적으로 배치된 시일을 포함하는 시스템을 특징으로 한다. 이러한 시일은 겔 물질을 포함하고, 겔 물질은 하우징 및 샤프트 사이의 갭 또는 틈새를 통해 유체의 유동을 감소시키기 위해 유체에 노출될 때 팽창한다. 이러한 시일은 샤프트와 접촉하도록 립 부분을 추진하는 겔 물질의 팽창 및 립 부분을 포함한다.
일정한 실시예에서, 시일은 하우징 및 샤프트 사이의 갭과 연관된 유동 구역을 감소시킨다. 일정한 실시예에서, 시일은 겔 물질의 팽창에 의해 샤프트와 접촉하도록 추진되고, 유동 구역을 실질적으로 제거시킨다(예를 들어 갭을 닫음에 의해). 일정한 실시예에서, 겔 물질은 시일 및 샤프트 사이의 갭을 형성하거나 또는 증가시키는 중 하나 이상을 위해 유체가 없는 경우에 수축하도록 이루어진다. 일정한 실시예에서, 유체가 구획으로부터 제거된 이후, 겔 물질은 건조되고 유체로 노출되기 전에 차지된 시일을 다시 원래 형태로 복귀시키도록 변형을 가하도록 수축한다. 일정한 실시예에서, 겔 물질의 팽창은 가역적 프로세스 또는 효과이다. 일정한 실시예에서, 샤프트는 격벽을 통과한다(예를 들어 배의 선체를 통과하는 프로펠러 샤프트). 일정한 실시예에서, 겔 물질은 겔 입자는 오픈 셀 포움으로 매립됨에 의해 형성된다. 일정한 실시예에서, 오픈 셀 포움은 하드 오픈 셀 포움 또는 소프트 오픈 셀 포움이다. 일정한 실시예에서, 오픈 셀 포움은 시일의 포켓 내에 장착되도록 형상화된다.
일정한 실시예에서, 시일은 립 시일을 포함한다. 시일 또는 립 시일은 탄성 물질, 천연 고무 물질, 또는 합성 고무 물질을 포함할 수 있다. 일정한 실시예에서, 시일은 시일 및 샤프트 사이의 마찰을 감소시키도록 낮은 마찰 물질 또는 샤프트 및 시일 사이의 마멸을 감소시키도록 낮은 마멸 물질을 포함한다. 낮은 마멸 물질은 예를 들어 몰드된, 본드된, 코팅된, 또는 그렇지 아니하면 시일에 고정되거나 또는 인가된 Teflon® 물질일 수 있다. 낮은 마멸 물질은 샤프트 및 시일 사이의 마멸을 감소시키고, 이는 샤프트 및 시일 사이의 장기 접촉 동안 일어날 수 있다. 일정한 실시예에서, 시스템은 하우징, 샤프트 또는 둘 모두에 상대적으로 시일을 정렬시키도록 이루어진 정렬 링을 포함한다. 일정한 실시예에서, 정렬 링은 샤프트 및 낮은 마멸 물질에 대한 접촉면을 포함한다. 일정한 실시예에서, 낮은 마멸 물질은 Teflon® 물질을 포함한다. 일정한 실시예에서, 낮은 마멸 물질은 본딩, 시이팅, 피팅, 커플링 또는 이의 조합 중 하나 이상에 의해 시일에 대해 고정된다. 일정한 실시예에서, 시일은 예를 들어 그루브, 포켓, 억지끼움 맞춤(예를 들어 직경 억지끼움 맞춤), 또는 마찰 맞춤을 통해 낮은 마멸 물질을 캡쳐한다. 정렬 링은 예를 들어 Teflon® 물질과 같은 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질로 형성될 수 있다. 또한, 정렬 링은 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질로 코팅될 수 있다.
일정한 실시예에서, 시스템은 제 2 시일을 포함하고, 이러한 제 2 시일은 제 2 겔 물질을 포함하며 제 2 겔 물질은 하우징 및 샤프트 사이의 갭을 통해 유체의 유동을 감소시키고 유체에 노출될 때 팽창한다. 일정한 실시예에서, 시일은 제 1 방향을 따라 샤프트 및 하우징 사이의 갭을 통해 유체의 유동을 감소시키고, 제 2 시일은 제 2 방향을 따라 샤프트 및 하우징 사이의 제 2 유동을 감소시킨다. 일정한 실시예에서 제 2 방향은 제 1 방향과 실질적으로 반대 방향이다.
일정한 실시예에서, 시일은 백업 시일이다. 이러한 시일은 하우징에 대해 상대적으로 샤프트의 움직임 동안(예를 들어 회전, 평행이동, 또는 이들의 조합) 하우징 및 샤프트 사이에서 유체의 유동을 감소시킬 수 있다. 일정한 실시예에서, 압력차는 시일이 유체에 노출될 때 시일에 걸쳐 유지된다. 압력차는 예를 들어 겔 물질과 상호작용하고 겔 물질이 팽창되게 함에 의해 시일의 성능을 향상시킬 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 샤프트 및 하우징 사이에서 유체의 유동을 감소시키기 위한 방법을 특징으로 한다. 이 방법은 샤프트에 대해 상대적으로 개구에 하우징을 설치하는 것을 포함한다. 또한, 이 방법은 하우징에 대해 상대적으로 시일을 위치시키는 것을 포함한다. 이러한 시일은 유체에 노출될 때 팽창하고 하우징 및 샤프트 사이의 갭을 통해 유체의 유동을 감소시키는 겔 물질을 포함한다.
일정한 실시예에서, 이러한 방법은 하우징, 샤프트 또는 둘 모두에 대해 상대적으로 시일을 정렬시키도록 이루어진 하나 이상의 정렬 링을 설치하는 것을 포함한다. 일정한 실시예에서 이 방법은 시일에 대해 상대적으로 하우징을 정렬시키기 위해 시일에 정렬 링을 커플링하는 것을 포함한다. 일정한 실시예에서, 이 방법은 하우징 및 샤프트 사이의 갭을 통한 유체의 제 2 유동을 감소시키도록 유체에 노출될 때 팽창하는 제 2 겔 물질을 포함한 제 2 시일을 설치하는 것을 포함한다. 일정한 실시예에서, 이 방법은 하우징, 샤프트 또는 둘 모두에 대해 상대적으로 시일을 정렬시키도록 이루어진 제 2 정렬 링을 설치하는 것을 포함한다. 일정한 실시예에서, 이 방법은 시일에 대해 낮은 마멸 물질을 고정시키고, 고정은 본딩, 시이팅, 피팅, 커플링, 또는 이들의 조합을 적어도 포함한다. 일정한 실시예에서, 고정은 예를 들어 그루브, 포켓, 억지 끼워맞춤(예를 들어 직경 억지끼워맞춤), 또는 마찰 끼워맞춤과 같은 낮은 마멸 물질을 캡쳐하는 시일을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 샤프트에 대해 상대적으로 배치된 하우징 및 유체로의 노출에 응하여 샤프트 및 하우징 사이에서 갭을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 시스템을 특징으로 한다. 갭을 감소시키기 위한 수단은 유체 반응성 겔 물질을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 하우징 및 하우징에 대해 상대적으로 배치된 시일을 포함한 시스템을 특징으로 한다. 이러한 시일은 하우징 및 구조물 사이에서 갭을 통해 유체의 유동을 감소시키기 위해 유체에 노출될 때 팽창하는 겔 물질을 포함한다.
일정한 실시예에서, 시일의 일부분은 예를 들어 시일과 같은 시스템의 구성요소 상의 마찰과 연관된 마멸을 감소시키기 위해 유체가 없는 경우에 구조물과 접촉하지 않는다. 일정한 실시예에서, 시일의 일부분은 시일이 유체에 노출될 대 구조물과 접촉한다. 일정한 실시예에서, 시일은 립 부분을 포함하고, 겔 물질의 팽창은 립 부분을 구조물과 접촉하도록 추진한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 태양은 상기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 상기 특징 및 장점의 모두를 제공할 수 있다.
이러한 그리고 다른 특징들은 예시적으로 그리고 반드시 스케일에 따라 맞춰지지는 아니한 이하의 도면 및 상세한 설명을 참고하여 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명을 구체화하는 하우징 및 샤프트 사이에서 유체의 유동을 감소시키는 시스템의 일부의 단면도이다.
도 2는 본 발명을 구체화하는 하우징 및 샤프트 사이에서 유체의 유동을 감소시키는 시스템의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따라 겔 물질을 포함하도록 설계된 포켓을 포함한 립 시일의 사시 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시스템의 단면도이다.
도 5는 도 4의 시스템에 이용되는 백-투-백 립 시일의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명을 구체화하는 시스템에 대한 누수 속도 데이터의 그래픽도이다.
도 7은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시일의 단면 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시스템의 일부의 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 시스템의 일부의 부분적 단면 사시도이다.
도 8c는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 대안적 캐리어 구성요소를 포함한 시스템의 일부의 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 예시적 실시예에 따라 지지 구성요소의 일부의 사시도이다.
도 9b는 조립된 지지 구조물의 상부 평면도이다.
도 9c는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 격벽 구조물의 상부 평면도이다.
도 9d는 도 9c의 격벽 구조물의 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예를 도시하는 유체가 있는 경우 또는 비활성화 상태에서 도시된 플레이트 부분 및 리테이닝 구성요소를 포함하는 시일링 시스템의 단면도이다.
도 10b는 유체가 존재하거나 또는 활성화 상태에서 도시된 도 10a의 시일링 시스템의 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 베어링의 사시도이다.
도 11b는 내부에 설치된 도 11a의 다수의 베어링을 가진 캐리어 구성요소를 포함한 시스템의 부분적 단면 사시도이다.
도 11c는 본 발명의 실시예를 도시하는 캐리어 구성요소에서 설치된 베어링을 포함한 시일링 시스템의 부분적 단면 사시도이다.
도 12a는 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템의 단면도이다.
도 12b는 도 12a의 시스템의 일부의 입면도이다.
도 12c는 본 발명의 태양을 구체화하는 파편 가드(debris guard)의 단면도이다.
도 12d는 클램핑 구조물을 포함한 시스템의 입면도이다.
도 13은 본 발명의 태양을 구체화하는 정렬 링 캐리어를 포함한 시스템의 일부의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 본 발명의 태양을 구체화하는 예시적 정렬 링 캐리어 시스템의 분해 단면도이다.
도 1은 본 발명을 구체화하는 하우징 및 샤프트 사이의 유체의 유동을 감소시키는 시스템(100)의 단면도이다. 시스템(100)은 종축(A)을 형성하는 샤프트(102)에 이용되고 설치하도록 설계된다. 시스템(100)은 하나 이상의 관통 홀(108)을 형성하는 확장부(106)에 커플링된 하우징(104)을 포함한다. 이 시스템(100)은 예를 들면 지지 표면 또는 격벽(미도시) 상의 대응 홀(미도시)에 대해 관통 홀(108)을 통해 하나 이상의 볼트를 통과시킴에 의해 샤프트(102)에 대해 고정적으로 고정되고 장착될 수 있다. 일정한 실시예에서, 볼트는 대응 홀 안으로 직접 스레드된다(thread). 일정한 실시예에서, 대응 홀은 관통 홀 대신이고, 시스템(100)은 지지 표면 또는 격벽의 대향 측부 상에 하나 이상의 너트에 볼트를 고정식으로 스레드 함에 의해 고정된다(예를 들면 구조물의 상이한 구역에서).
이러한 시스템(100)은 하우징(104) 내에 배치된 두 개의 연결 플레이트(110a, 110b)를 특징으로 한다. 연결 플레이트(110a, 110b)는 두 개의 표면(112a, 112b)을 형성한다. 연결 플레이트(110a)의 표면(112a)은 하우징(104)의 내부면(104b)을 향한다. 연결 플레이트(110b)의 표면(112b)은 하우징(104)의 내부면(114a)을 향한다. 시스템(100)은 정렬 링(116)을 포함한다. 정렬 링(116)은 연결 플레이트(110a, 110b)의 표면(112a, 112b) 사이에 상대적으로 장착되도록 설계된다. 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)의 조합은 하우징(104)의 표면(114a, 114b) 사이에서 비교적 느슨하게 장착되도록 설계된다. 연결 플레이트(110a, 110b)는 환형 그루브(117)를 형성한다. 정렬 링(116)은 하나 이상의 오링(118)을 수용하기 위해 대응 환형 그루브(미도시)를 형성한다. 일정한 실시예에서, 정렬 링(116)의 환형 그루브는 오링(118)을 시이트(seating)하기 위한 거의 연속적인 환형 그루브를 형성하도록 연결 플레이트(110a, 110b)의 환형 그루브(117)와 상호 작용한다. 일정한 실시예에서, 정렬 링(116)은 예를 들어 Teflon® 물질과 같은 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질로 제조되거나 또는 코팅된다.
연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)의 조합된 두께는 하우징(104)의 거리(119a)(즉, 표면(114a, 114b) 사이의 X-축을 따른 거리)보다 약간 작다. 약간의 틈새(119b)는 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)의 조합 및 하우징(104) 사이에 존재한다. 오링(118)은 하우징(104)의 내부 영역(114c)으로 유체가 들어가는 것을 방해하기 위해 하우징(104) 및 정렬 링(116) 및 연결 플레이트(110a, 110b)의 조합 사이에서 시일을 제공한다. 추가적으로, 오링(118)은 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)이 예를 들어 하우징(104)을 오버스트레스 하지 아니한 채로 Y-축을 따라 샤프트(102)의 평행 이동을 수용하도록 샤프트(102)에 상대적으로 가요되거나 또는 이동하는 것을 가능하게 한다(예를 들어 확장부(106), 관통 홀(108), 또는 하우징(104)이 고정되는 표면). 일정한 실시예에서, 샤프트(102)는 하우징(104)(예를 들어 배의 프로펠러 샤프트)에 대해 이동한다. 샤프트(102)는 하우징(104)에 대해 평행 이동 및 회전(예를 들어 비틀림)의 일정한 조합 또는 회전 또는 평행이동에 의해 이동할 수 있다. 일정한 실시예에서, 샤프트(102)는 하우징(104)에 대해 고정식이다. 고정된 샤프트의 예는 도관, 파이프, 전기적 케이블, 및 표면을 통과하는 다른 구조물을 포함한다.
또한, 시스템(100)은 샤프트(102)에 상대적으로 위치한 두 개의 시일(120a, 120b)을 특징으로 한다. 시일(120a, 120b)은 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)에 대해 접하도록 위치한다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)은 예를 들어 정렬 링(116)으로 시일(120a, 120b)을 본딩 함에 의해 정렬 링(116)에 커플링된다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b) 및 정렬 링(116)은 동일한 물질로 형성된 단일 구조물이다. 링(122)은 정렬 링(116)의 바닥면(124) 및 샤프트(102) 사이에 배치된다.
일정한 실시예에서, 링(122)은 Teflon® 물질 또는 다른 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질로 만들어지거나 또는 코팅된다. 조립 및 작동 동안, 링(122)은 시스템(100)의 다양한 구성요소를 정렬시키는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 링(!22)은 하우징(104) 및 샤프트(102)에 대해 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)을 정렬시킬 수 있다. 일정한 실시예에서, 링(122)은 시스템(100)에 포함되지 않는다. 일정한 실시예에서, 링(122)은 샤프트(102)에 커플링되고, 이에 의해 링(122)은 샤프트(102)가 이동함에 따라 이동한다(예를 들어 회전 또는 평행 이동). 일정한 실시예에서, 링(122) 및 샤프트(102) 사이의 갭은 갭을 통한 에어 또는 유체의 유동을 감소시킬 정도로 충분히 작다. 일정한 실시예에서, 링(122) 또는 다른 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질은 예를 들어 본딩, 시이팅, 피팅, 커플링, 또는 이들의 일정한 조합에 의해 시일(120a, 120b)에 대해 고정된다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)은 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질로 형성되거나 또는 코팅될 수 있다. 링(122) 또는 다른 낮은 마멸 물질은 예를 들어 그루브(미도시), 포켓(미도시), 또는 지름 억지끼워 맞춤 또는 마찰 끼움과 같은 끼움의 다른 유형에 의해 시일(120a, 120b)에 의해 캡쳐될 수 있다.
이러한 실시예에서, 링(122)은 샤프트(102)에 상대적으로 시일(120a, 120b)의 각각의 립(126a, 126b) 사이의 반경 방향 틈새(130)와 거의 동일한 약 0.1mm(Y-축을 따라)의 두께를 갖는다. 일정한 실시예는 링(122)의 두께보다 큰 샤프트(102) 및 립(126a, 126b) 사이의 반경 방향 틈새(130)를 특징으로 한다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)의 연결 플레이트를 향한 표면 및 시일(120a, 120b)의 립(126a, 126b)의 샤프트를 향한 표면 사이의 틈새(132)는 약 25mm 이다. 일정한 실시예에서, 틈새(132)는 약 12.7mm이다. 대안적인 기하학적 구조 및 치수가 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
시일(120a, 120b)은 각각 포켓(128a, 128b)을 형성한다. 포켓(128a, 128b)은 겔 물질(또한 여기서 겔로도 지칭됨)로 채워진다. 일정한 실시예에서, 겔 물질은 히드로겔(hydrogel), 아크릴아미드 겔(예를 들어 "스마트" 겔), 또는 유체의 존재시 팽창하는 다른 겔이다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)은 예를 들어 탄성 물질, 천연 고무, 또는 합성 고무 물질과 같은 유연하거나 또는 굽힐 수 있는 물질을 포함한다.
일정한 실시예에서, 시일은 약 Shore A60의 경도를 갖는 물질을 포함한다. 일반적으로, 겔 물질은 포켓(128a, 128b)의 내부면에 대해 반응하고 유체에 노출될 때 팽창한다. 시일(120a, 120b)은 유연하기 때문에, 겔 물질이 팽창함에 따라 시일(120a, 120b)의 립(126a, 126b)은 시일링 정렬을 형성하도록 샤프트(102)에 접촉하도록 추진된다. 이러한 방식으로, 립(126a, 126b)은 립(126a, 126b) 및 샤프트(102) 사이의 틈새(130)와 관련된 유동 구역을 감소시키거나 또는 제거한다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)은 예를 들어 Teflon® 물질과 같은 낮은 마멸 또는 낮은 마찰 물질을 포함하고, 이에 의해 샤프트(102) 및 시일(120a, 120b) 사이의 마멸 또는 마찰을 감소시킨다. 예를 들면, 낮은 마멸 물질은 립(126a, 126b)에 고정되거나 또는 인가(예를 들어 몰드, 본드 또는 표면 코팅)될 수 있다.
테스트는 일 실시예에서 겔 물질이 샤프트(102)와 접촉하도록 립(126a, 126b)을 강제하는데 있어서 립(126a, 126b)에 대한 압력의 약 37psi(약 26,010kg/m2) 이상을 만들 수 있음을 나타낸다.
이러한 실시예에서, 시스템(100)은 제 1 구획(I), 및 일반적으로 서로 유체 연결되지는 아니하는 제 2 구획(II)을 형성한다. 제 1 구획은 예를 들어 하우징(104)에 커플링된 표면(예를 들어 배의 격벽)에 의해 제 2 구획으로부터 분리된다. 시스템(100)의 예시적인 작동은 유체 누수가 제 1 구획(I)에서 일어날 때 일어난다. 압력차는 제 1 구획(I) 및 제 2 구획(II) 사이에서 형성된다. 유체는 시일(120a, 120b) 및 샤프트(102) 사이에서 틈새(130)를 통해 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로 이동하려는 경향이 있다.
일정한 실시예에서, 유체는 포켓(128b)에 배치된 겔 물질과 접촉하고(예를 들어 슬플래시 또는 범람), 이에 의해 겔 물질이 샤프트(102)에 접촉하도록 립(126b)을 추진하기 위해 포켓(128b)의 내부면에 대해 반응하고 팽창하게 한다. 일정한 실시예에서, 겔 물질은 팽창하고 유체에 노출된 이후 수초 내에 샤프트(102)와 접촉하도록 립(126b)을 추진한다. 시스템(100)은 예를 들어 깨끗한 물, 염수, 산, 알칼리 유체, 피 또는 다른 생물학적 유체 및 오일과 같은 다양한 천연 발생 또는 합성 유체로 이용될 수 있다. 일반적으로, 존재하는 유체의 유형은 시스템(100)에서 이용된 겔 물질의 선택에 영향을 미친다. 겔 물질은 유체의 성질에 부분적으로 기초하여 반응할(예를 들어 팽창 또는 수축) 수 있다.
일반적으로 시일(120b)은 겔 물질이 유체가 없는 경우에 팽창하지 않기 때문에 유체가 존재할 때까지 활성화되지 않는다(즉, 립(126b)은 샤프트(102)를 향해 이동하지 않음). 립(126b)이 샤프트(102)와 접촉할 때, 립(126b) 및 샤프트(102) 사이의 틈새(130) 또는 갭은 감소되고, 이는 유동 구역을 감소시키며 이러한 유동 구역을 통해 이동 유체가 통과한다. 제 1 구획(I) 및 제 2 구획(II) 사이의 압력차는 립(126b)이 샤프트(102)에 접근하거나 또는 접촉하게 됨에 따라 증가한다. 일정한 실시예에서, 틈새(130)를 통한 유동을 감소시키는 립(126b)의 능력은 제 1 구획(I) 및 제 2 구획(II) 사이의 압력차가 증가함에 따라 증가한다. 오링(118)은 하우징(104)의 내부면(114a, 114b)에 대해 연결 플레이트(110a, 110b) 및 정렬 링(116)의 조합을 밀봉함에 의해 하우징(104)을 통해 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로 유체가 이동하는 것을 방해한다.
일정한 실시예에서, 립(126b)이 샤프트(102)와 체결될 때 발생하는 압력차는 제 2 구획(II)을 향하는 시일(120a)의 포켓(128a)에 배치된 겔 물질 상에서 또한 작동한다. 압력차는 포켓(128a)의 겔 물질을 팽창시키고, 립(126a)이 또한 샤프트(102)에 체결되는 것을 강제한다. 일정한 실시예에서, 시일(120a)의 립(126a)은 백업 시일을 형성하고, 이에 의해 제 1 구획(I)을 향하는 시일(120b)(예를 들어 립(126b))이 손상된다면(예를 들어 마멸에 의해) 유체가 제 2 구획(II)으로 들어가는 것을 방해한다. 일정한 실시예에서, 일정한 유체는 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로 이동하고, 포켓(128a)에 배치된 겔 물질과 접촉하거나 또는 이를 적신다. 포켓(128a)의 겔 물질이 유체에 노출될 때, 시일(120a)의 립(126a)은 샤프트(102)를 향해 및/또는 샤프트와 접촉하도록 이동한다. 이러한 방식으로, 제 2 구획(II)의 유체는 시일(120a)의 작동에 의해 제 1 구획(I)으로 되돌아가는 것이 방지된다.
시일(120a, 120b)이 유체로의 노출에 의해 활성화된 이후, 유체가 제거되고 시일(120a, 120b)이 건조될(예를 들어 열의 인가에 의해) 때까지 립(126a, 126b)은 샤프트(102)와 접촉한 채로 유지된다. 일정한 실시예에서, 시일(120a, 120b)은 에어로의 노출에 의해 건조된다. 예를 들어 겔 물질이 건조될 때 겔 물질은 유체가 없는 경우에 수축한다. 겔 물질이 수축함에 따라, 시일(120a, 120b)은 시일(120a, 120b)이 유체로의 노출 이전에(예를 들어 누수 이전에) 차지한 원래 형상으로 되돌아 가도록 변형된다. 시스템(100)은 겔 물질의 팽창이 가역적 효과(예를 들어 겔 물질의 수축에 의해)이기 때문에 교체됨 없이 다수의 누수를 위해 이용될 수 있다.
일반적으로, 겔은 콜로이드 물질이고, 이 경우 분산된 입자는 반고체 물질을 형성하도록 분산 매체에 커플링된다. 겔은 겔과 연관된 분산 매개물에 따라 종종 분류화된다. 예를 들면, 히드로겔을 위한 분산 매개물은 물이고, 아크릴아미드 겔을 위한 분산 매개물은 아세톤이다.
본 발명의 일정한 실시예에서 이용된 겔 물질은 폴리머 스트랜드(예를 들어 겔 입자)를 용액(예를 들어 물 또는 아세톤)으로 담금에 의해 생성된다. 일정한 실시예에서, 겔 입자는 분산 매개물에서 부유된다. 일정한 실시예에서, 겔은 겔이 노출되는 환경에 응하여 부피를 변화시킨다(예를 들어 팽창하거나 또는 수축함). 겔 물질의 부피의 변화는 삼투압으로서 알려진 겔 물질의 성질에 직접 비례한다. 삼투압은 예를 들어 온도, 분산 매개물의 이온화, 용액(예를 들어 아세톤)의 농도, 또는 겔 물질 상에 작용하는 외부 힘(예를 들어 압력)과 같은 다양한 인자에 의존한다. 일반적으로, 겔은 가장 낮은 열역학적 에너지(예를 들어 가장 낮은 삼투압)의 상태를 차지하는 것을 찾는다. 외부 힘이 없는 경우에 (예를 들어 0 N/m2의 삼투압), 겔은 자체로 붕괴된다. 예를 들면, 일정한 아크릴아미드 겔(또한 "스마트 겔"이라고도 불림)은 스마트 겔에서 상 변화를 일으키기에 충분한 적절한 외부 조건에 노출될 때 약 1,000의 인자에 의해 부피가 감소할 수 있다.
일반적으로, 환경적 변화는 가역적 부피 변화를 겔이 겪도록 함에 의해 겔 물질에 영향을 미친다. 이러한 환경적 변화는 온도, 유체의 pH, 유체의 이온 강도, 광, 그리고 겔의 존재시의 전자기장의 변화를 포함한다. 환경적 변화는 일반적으로 겔 물질의 부피를 환경의 변화에 응하여 팽창하거나 또는 수축하게 한다. 겔 물질이 부피 변화를 경험하는 환경값의 범위는 겔의 환경적 부피 상 전이 영역으로 지칭될 수 있고, 겔 물질의 유형에 따라 변한다. 예에 의해, 특별한 겔은 겔과 접촉하는 유체 또는 겔의 온도가 증가함에 따라 수축할 수 있다. 유사하게, 겔과 접촉한 유체 또는 겔의 온도가 감소함에 따라 겔은 팽창할 수 있다.
일정한 실시예에서, 겔 물질은 "불연속적" 부피 변화를 겪는 겔의 능력에 기초하여 시스템(100)에 이용되도록 선택된다. 불연속적 부피 변화는 팽창 상태로부터 수축 상태로(또는 붕괴 상태로) 그리고 다시 돌아가도록 겔 물질에 의한 가역적 변화를 포함한다. 일정한 실시예에서, 부피 변화는 환경적 조건에서 비교적 작은 변화에 응한 실질적인 부피 변화이다. 일정한 실시예에서, 약 0.1℃ 미만의 온도 변화는 불연속적 부피 변화를 초래한다. 이러한 겔 물질은 "상-전이 겔"로서 지칭될 수 있다. 겔은 상 전이 온도에서 또는 상 전이 온도 부근에서 부피 변화를 겪기 때문에 환경적 조건은 "상 전이 온도"라고 지칭될 수 있다. 일정한 실시예에서, 온도가 상 전이 온도 아래로 떨어지기 때문에, 겔 물질은 팽창하고 샤프트(102)와 접촉하도록 립(126a, 126b)을 추진한다. 일정한 실시예에서, 유체의 부재 또는 온도가 상 전이 온도를 넘어 올라가기 때문에 겔 물질을 수축시키고, 립(126a, 126b)이 샤프트(102)로부터 멀리 변형되게 한다.
일정한 실시예에서, 겔 물질(예를 들어 겔 물질의 펠릿(pellets) 또는 패킷)이 포움 물질 안으로 끼워넣어(embed) 진다. 일정한 실시예에서, 포움 물질은 오픈 셀 포움 물질이다. 일정한 실시예에서, 오픈 셀 포움 물질은 소프트 오픈 셀 포움 물질이다. 적절한 오픈 셀 포움 물질의 예는 예를 들어 Rynel, Inc.of Boothbay, Maine에 의해 판매되는 우레탄 포움 또는 낮은 밀도 폴리우레탄 포움을 포함한다.
일정한 실시예에서, 포움 물질은 포켓(128a, 128b) 내에서 공간을 차지하기 때문에 포움 물질이 이용될 때 겔 물질은 사용되지 않는다. 포움 물질은 겔 물질(예를 들어 개별 겔 입자 또는 폴리머 스트랜드)을 위한 오염 수송 수단으로서 이용되고, 겔 물질의 이동을 막을 수 있다. 일정한 실시예에서, 포움 내의 겔 물질은 유체에 노출될 때 팽창한다. 겔의 팽창에 의해 포움을 팽창시킨다. 팽창하는 포움은 시일(120a, 120b)의 포켓(128a, 128b)에 대해 반응하고, 이에 의해 시일(120a, 120b)을 변형하며 샤프트(102)와 접촉하도록 립(126a, 126b)을 추진한다.
일정한 실시예에서, 겔 물질은 액체 투과성 슬리브 또는 튜브(미도시) 내에 배치된다. 슬리브는 시일(120a, 120b)의 포켓(128a, 128b) 내에 위치할 수 있다. 일정한 실시예에서, 슬리브는 메쉬 물질로 만들어지고, 이러한 메쉬 물질은 물이 슬리브의 안으로 그리고 밖으로 침투하는 것을 가능하게 하지만, 겔 물질이 슬리브 밖으로 침투하는 것을 방지한다. 슬리브 함유 겔 물질은 다양한 기하구조를 가진 시일에서 만들어지고 이용될 수 있는데, 왜냐하면 슬리브 및 겔 물질은 시일의 형상 또는 시일의 포켓을 취하기 때문이다. 일정한 실시예에서, 포움 물질에 매몰될 수 있는 것보다 많은 양의 겔 물질이 슬리브에 함유될 수 있다.
도 2는 샤프트(102) 및 하우징 사이에서 유체의 유동을 감소시키는 시스템(200)의 분해 사시도이다. 시스템(200)은 두 개의 하우징 부분(202a, 202b)을 포함하고, 이러한 하우징 부분은 샤프트(102) 주위로 원주 방향으로 배치된 단일 하우징(집합적으로 202)을 형성하도록 상호작용한다. 샤프트(102)는 종축(A)을 형성한다. 하우징 부분(202a, 202b)의 각각은 샤프트(102)가 통과하는 격벽 또는 표면(미도시)에 대해 하우징 부분(202a, 202b)을 고정하기 위한 다수의 관통 홀(108)을 형성한다. 하우징 부분(202a, 202b)의 각각은 샤프트(102)의 대략 1/2를 각각 제한하는 1/2 링-형상의 구조물이다. 하우징 부분에 대한 다른 구성은 샤프트(102) 주위로 하우징(202)을 배치시키기 위해 가능하다(예를 들어 1/4 원 또는 1/3 원).
시스템(200)은 샤프트(102) 주위로 원주 방향으로 그리고 하우징(202) 내에 배치된 단일 정렬 링을 형성하도록 상호 작용하는 두 개의 정렬 링(206a, 206b)을 포함한다. 정렬 링(206a, 206b)은 연결부(208a, 208b)에 의해 서로에 대해 고정된다. 연결부(208a)는 두 개의 연결 플레이트(210a, 210b)를 특징으로 한다. 동일한 세트의 연결 플레이트가 연결부(208b)를 위해 이용된다(사시도에서는 숨겨져 있음). 다수의 커넥터(212)(예를 들어 볼트, 스크류, 리벳, 또는 죔쇠)는 제 1 연결 플레이트(210a), 정렬 링(206a, 206b)의 하나 또는 모두의 일부분, 및 제 2 연결 플레이트(210b)를 통과하고, 구성요소들 간에 억지 끼워맞춤을 형성하도록 축방향으로 고정된다. 일정한 실시예에서, 정렬 링(206a, 206b)은 정렬 링을 형성하도록 서로 억지 끼워맞춰지게 된다(예를 들어 마찰 결합).
연결 플레이트(210a) 및 정렬 링(206a, 206b)의 각각은 오링(118)을 수용하기 위한 환형 그루브(117)(예를 들어 도 1의 환형 그루브(117))를 형성한다. 유사하게, 연결 플레이트(210b) 및 정렬 링(206a, 206b)의 각각은 연결 플레이트(210b) 및 정렬 링(206a, 206b)의 축(A)을 따라 대향면 상에서 오링(118)(사시도에서 숨겨짐)을 수용하기 위한 환형 그루브(117)(사시도에서 숨겨짐)를 형성한다. 오링(118)은 환형 그루브(117) 내에서 샤프트(102) 주위로 원주 방향으로 연속적이다. 일정한 실시예에서, 오링(118)은 원주 방향으로 연속적이지 아니하고(예를 들어 스플릿된 오링) 이에 의해 샤프트(102)의 길이에 걸쳐 오링(118)을 슬라이드 하지 아니한 채로(예를 들어 중간-샤프트 위치로) 샤프트(102) 주위로 위치시키는 것을 가능하게 한다.
또한, 시스템(200)은 샤프트(102) 주위로 원주 방향으로 배치된 시일(120a), 시일(120b), 및 링(122)을 포함한다. 명확한 도시 목적을 위해, 시일(120a)은 도시되지 아니한다. 링(122) 및 시일(120b)은 샤프트(102) 주위로 원주 방향으로 연속적이다. 일정한 실시예에서, 정렬 링(122) 및 시일(120b)은 모두 원주 방향으로 연속적이지 않고, 이에 의해 스플릿 오링과 유사하게 중간-샤프트의 샤프트(102) 주위에 위치시키는 것을 가능하게 한다.
도 3은 본 발명을 구체화하는 겔 물질을 포함하도록 설계된 포켓(308)을 포함한 립 시일(300)의 단면 사시도이다. 시일(300)은 종축(A)을 따라 샤프트(미도시) 주위로 배치시키기 위한 반원으로서 도시된다(예를 들어 도 1 및 2의 샤프트(102)의 종축(A)). 일정한 실시예에서, 시일(300)은 탄성체 또는 고무 물질로 형성된다. 일정한 실시예에서, 시일(300)은 단일 구조물이고, 샤프트 주위로 배치시키기 위한 실질적으로 연속적인 링을 형성한다. 일정한 실시예에서, 시일(300)은 실질적으로 연속적인 링을 형성하기 위해 상호작용하는 하나 이상의 구성요소로 형성될 수 있다.
시일(300)은 샤프트에 인접하여 배치하기 위한 제 1 표면(304) 및 외부 구성요소(예를 들어 도 1의 정렬 링(116), 연결 플레이트(110), 하우징(104), 또는 이들의 조합)에 대해 반응하기 위한 제 2 표면(306)을 포함한다. 시일(300)은 유체가 존재시 팽창하는 겔 물질(미도시)를 포함 또는 수용하도록 설계된 포켓(308)을 형성한다. 유체가 존재할 때, 겔 물질은 팽창하고 포켓(308)의 내부에 대해 반응한다.
일정한 실시예에서, 시일(300)은 제 1 표면(304)이 유체의 부재시 샤프트와 체결되는 것을 막기 위해 충분히 단단한 물질로 형성된다. 이 물질은 유체 존재시 시일(300)을 변형하도록 겔 물질의 팽창을 허용할 정도로 충분히 유연할 수 있으며, 이에 의해 제 1 표면(304)은 샤프트와 체결된다. 예를 들면, 시일은 탄성체 물질 또는 고무 물질(예를 들어 천연 또는 합성 고무)로 형성될 수 있다. 제 2 표면(306)이 비교적 고정된 외부 구성요소에 대해 반응하기 때문에(예를 들어 도 2의 하우징(202) 또는 정렬 링(206a, 206b)), 제 1 표면(304)은 축(A)과 정렬된 샤프트를 향해 거의 반경 방향으로 팽창한다.
일 실시예에서, 테스트는 유체가 없는 경우에 거리(310a)가 약 12.7mm이고 거리(310b)가 약 14.6mm임을 나타내며, 이에 의해 시일로부터 약 1mm의 샤프트에 상대적으로 틈새 또는 갭을 제공한다. 유체가 존재했을 때, 포켓(308)의 겔 물질은 시일(300)을 변형시켰다. 거리(310a)는 거의 동일하게 유지되었다(즉, 약 12.7mm). 거리(310b)는 약 16.5mm로 팽창되었고, 이는 시일(300) 및 샤프트 사이의 약 1mm 틈새의 갭을 극복하기에 충분하다. 이러한 실시예에서, 외부 구성요소(예를 들어 도 2의 하우징(202) 또는 정렬 링(206a, 206b))가 제 2 표면(306)과 접촉하였을 때 거리(310b)의 팽창은 약 16.5mm를 초과하였다. 더 큰 팽창은 시일(300) 및 샤프트 사이에 강한(예를 들어 강화된) 그리고 더욱 강건한 시일링 인터페이스를 제공한다.
도 4는 본 발명을 구체화하는 시스템(400)의 단면도이다. 이 시스템(400)은 정렬 링(404)에 상대적으로 배치된 하우징(402)을 포함한다. 하우징(402)은 샤프트(410)가 종축(A)을 따라 통과하는 벽 또는 표면(예를 들어 격벽)에 시스템(400)을 고정시키기 위한 하나 이상의 관통 홀(408)을 가진 확장부(406)에 커플링된다. 하우징(402)은 내부면(412)을 형성한다. 내부면(412)은 정렬 링(404)에 대해 배치된 하나 이상의 오링(414)에 대해 반응시킴에 의해 정렬 링(404)에 대해 시일을 생성할 수 있다. 정렬 링(404) 내의 환형 그루브(416)는 오링(414)을 수용한다.
이 시스템(400)은 샤프트(410)에 인접하여 배치되도록 구성된 정렬 링(404)의 일부분(422) 내의 공동(420)에 상대적으로 배치된다. 시일(418)은 포켓(424) 및 개구(426)를 형성하고, 이에 의해 유체가 포켓(424)에 배치된 겔 물질(미도시)과 상호작용하도록 허용한다. 일정한 실시예에서, 시일(418)은 "백-투-백" 시일로 지칭되는데, 왜냐하면 겔 물질이 유체가 존재할 때 팽창할 때 겔 물질은 포켓(424)의 대향면(428)에 대해 반응하고 이에 의해 샤프트(410)를 향해 반경 방향으로 시일(418)의 바닥부(430)(예를 들어 두 개의 반대로 배향된 축방향 립(432a, 432b))를 강제하기 때문이다. 또한, 시스템(400)은 샤프트(410) 및 시스템(400) 사이에 배치된 두 개의 링(434)을 포함한다. 일반적으로, 링(434)의 각각은 도 1에 대해 상기 논의된 링(122)과 유사하다.
일정한 실시예에서, 시일(418)은 예를 들어 마찰 끼움에 의해 정렬 링(404)(예를 들어 공동(420))에 대해 고정되고 위치한다. 일정한 실시예에서, 시일(418)은 예를 들어 정렬 링(404)과 동일한 물질로 된 시일(418)을 형성함에 의해 또는 엔벌로프(envelope; 420)에 시일(418)을 본딩함에 의해 정렬 링(404)에 커플링된다. 제 1 구획(I)으로부터의 유체는 제 2 구획(II)을 향해 샤프트(410) 및 정렬 링(404) 사이의 반경 방향 거리 또는 갭(436)을 통해 이동하기 때문에, 유체는 시일(418)의 개구(426)로 들어간다. 개구(426)로 들어가는 유체는 포켓(424) 내부에 배치된 겔 물질과 상호작용, 접촉 또는 이를 적신다. 겔 물질은 팽창하고 샤프트(410)에 대해 유체 밀봉 시일을 생성하도록 샤프트(410)와 접촉하도록 립(432a, 432b)을 강제한다. 포켓 내에서 겔 물질의 팽창은 시일(418)이 샤프트(410)와 체결하는 것을 강제한다. 시스템(400)은 마찰력과 연관된 시일(418) 상의 조기 마멸에 저항하는데, 왜냐하면 시일(418)은 유체가 없는 경우에 샤프트(410)와 접촉하지 않거나 또는 최소 접촉하기 때문이다. 일반적으로, 겔 물질은 여기서 논의된 실시예에 관하여 설명된 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.
도 5는 도 4의 시스템에 이용되는 백-투-백 립 시일(500)의 단면 사시도이다(예를 들면 도 4의 시일(418)). 일정한 실시예에서, 시일(500)은 탄성체 또는 고무 물질로 형성된다. 일정한 실시예에서, 시일(500)은 단일 구조물이고, 종축(A)을 형성하는 샤프트(미도시) 주위로 배치시키기 위한 거의 연속적인 링을 형성한다. 일정한 실시예에서, 시일(500)은 하나 이상의 구성요소로 형성될 수 있고, 이러한 구성요소는 거의 연속적인 링을 형성하도록 상호작용한다.
시일(500)은 샤프트에 인접하여 배치하기 위한 제 1 부분(504) 및 외부 구성요소(예를 들어 정렬 링(404), 하우징(402), 또는 도 4의 이러한 구성요소의 모두)에 대해 반응하기 위한 제 2 표면(506)을 포함한다. 제 1 부분(504)은 립(508a, 508b) 사이에 배치된 개구(426)를 가진 두 개의 반대로 향한 립(508a, 508b)을 포함한다. 개구(426)는 제 1 부분(504)을 따라 유동하는 유체가 시일(500)의 포켓(424) 내에 배치되는 겔 물질(도시되지 않음)을 적시거나 접촉할 수 있게 한다. 겔 물질은 유체가 존재하는 경우에 팽창하고, 포켓(424)의 내부에 대해 반응하다. 겔 물질이 팽창하기 때문에, 립(508a, 508b)의 하나 또는 둘 모두는 변형되고 샤프트를 향해 이동되며, 이에 의해 유체 밀봉 인터페이스를 생성하도록 샤프트와의 접촉을 확립한다. 립(508a, 508b) 및 샤프트 사이의 컨택은 샤프트 및 시일(500) 사이의 유체의 유동을 감소시킨다. 압력차가 구조물의 구획 사이에서 (예를 들어 도 4의 구획(I) 및 구획(II) 사이에서) 증가하기 때문에 겔 물질은 샤프트에 대해 시일(500)을 강화하거나 또는 보강하기 위해 팽창력을 계속하여 제공한다.
일정한 실시예에서, 시일(500)은 제 1 부분(504) 또는 립(508a, 508b)이 유체가 없는 경우에 샤프트와 체결하는 것을 막기 위해 충분히 단단한 물질로 형성된다. 시일(500)은 샤프트를 향해 립(508a, 508b)을 이동시키도록 유체의 존재시 겔 물질의 팽창에 의해 립(508a, 508b)의 변형을 허용하기에 충분하게 유연한 물질로 형성된다. 제 2 표면(506)은 비교적 고정된 외부 구성요소에 대해 반응하기 때문에, 팽창은 샤프트를 거의 향한다. 각각 도 3 및 5의 시일(300, 500)이 반원으로서 도시되지만, 다른 기하구조(예를 들어 직선 기하구조 또는 다른 곡선으로 이루어진 기하구조 또는 이의 조합)를 가진 시일이 본 발명의 범위 내에 있다.
도 6은 본 발명을 구체화하는 시스템에 대한 누수 속도 데이터의 그래픽적 도면이다. 데이터는 원형(prototype) 시스템의 성능의 관찰로 얻어졌다. 원형 시스템은 DDG-유형 디스트로이어의 프로펠러 샤프트 상에서 이용될 수 있는 시스템의 약 1/8th 스케일 모델로서 설계되었다. 시스템은 도 1의 요소들을 일체화하였다. 예를 들면, 원형 샤프트의 지름은 약 63.5mm였다. DDG-유형 디스트로이어 프로펠러 상의 전체-스케일 샤프트의 지름은 약 508mm이다. 선박회사 규율에 의해 허용된 전체 스케일 샤프트를 위한 분당 최대 회전수(RPM)는 약 168RPM이다. 1/8th 스케일 원형은 샤프트 지름에서의 차이를 설명하기 위해 약 1,344RPM에서 테스트되었다. 테스트 설정은 대기 압력 환경에서 제 1 구획을 그리고 가압된 환경(예를 들어 물이 존재하는 경우에)에서 제 2 구획을 포함한다. 제 1 구획 및 제 2 구획 사이의 압력 강하는 물이 낮은 압력 제 1 구획을 향해 이동하는 것을 찾는 것을 야기한다. 제 1 구획으로 들어가는 물의 누수 속도는 실험 동안 측정되었다.
그래프(600)는 원형 시스템에서 얻어진 누수 속도의 제 1 커브(602)를 포함한다. 제 1 커브(602)는 수평축(606) 상에서 시간(분)에 대해 수직축(604)의 U.S.pints/hour 단위의 누수 속도 값에 대응한다. 또한, 그래프(600)는 수평축(606) 상에서 시간(분)에 대해 수직축(610)의 U.S.pints/hour 단위의 누수 속도를 맵핑하는 제 2 커브(608)를 포함한다. 커브(608)는 제 1 플롯(602)에 기초한 실험 데이터를 도시하는 DDG-유형 디스트로이어에 대한 풀-스케일 시스템에서 이용되도록 설계된 시스템의 예상된 성능을 나타낸다. 제 2 커브(608)에 의해 나타난 데이터는 제 1 커브(602)에 의해 나타난 데이터의 선형 외삽(extrapolation)이다(1/8th 스케일 원형을 보성하기 위한 8의 인자에 의해 스케일됨).
플롯(602)과 연관된 데이터는 A60의 약 쇼어(Shore) 듀로미터(durometer)의 강도를 갖는 시일(예를 들어 시일(120a, 120b))을 반사한다. 또한, 다른 강도의 시일은 성공적으로 테스트되었다. A20의 약 쇼어 듀로미터로부터 A60의 약 쇼어 듀러미터의 범위의 강도를 갖는 시일이 또한 이용되었다. 일정한 실시예에서, 특별한 시일을 위해 선택된 경도값은 예를 들어 시일이 활성화되는 시간의 양과 같은 시일에 연관된 사용 파라미터에 의존한다. 테스트 동안, 시일 내에(예를 들어 시일의 포켓 내에) 배치된 겔 물질은 유체로의 노출의 수초 내에 유체, 이 경우에 물의 존재에 대응한다. 제 1 커브(602)는 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로의 누수 속도는 약 10분 후에 약 1.5U.S.pints/hour(약 0.197ml/s)로 감소된다. 또한, 누수 속도는 약 1시간 후에 0.1U.S.pints/hour(약 0.0131ml/s) 미만임을 도시한다.
제 2 커브(608)는, 누수 속도는 약 10분 후에 약 9U.S.pints/hour(약 1.183ml/s)으로 그리고 약 1시간 이후 약 0.5U.S.pints/hour(약 0.065ml/s) 미만으로 기대된다. 추가적으로, 약 7.5psid(pounds per square inch difference)(약 5,273kg/m2) 및 15.0psid(약 10,550kg/m2)의 예시적 압력차 하에서 관찰된 누수 속도는 제 1 커브(602) 또는 제 2 커브(608)보다 낮았는데, 왜냐하면 압력차의 증가가 시일의 시일링 능력을 증가시키기 때문이다. 일정한 실시예에서, 가장자리의 최고의 누수 속도는 1/8th 스케일 샤프트가 약 720 및 1440RPM에서 스핀할 때 얻어졌다(풀 스케일 샤프트에 대해 약 90 및 180 RPM에 대응함).
도 7은 본 발명을 구체화하는 시일(700)의 단면 사시도이다. 시일(700)은 립 부분(702) 및 상부 부분(704)을 포함한다. 포켓(706)은 립 부분(702) 및 상부 부분(704)에 의해 형성된다. 일정한 실시예에서, 겔 물질(미도시)은 포켓(706) 내에 배치된다. 시일(700)은 Y-축을 따라 상부 부분(704)을 향해 립 부분(702)으로부터 연장하는 두 개의 커넥터 부분(708a, 708b)(일반적으로 708)을 포함한다. 상부 부분(704)은 커넥터 부분(708a, 708b)과 조화를 이루도록 구성된 대응 표면(710a, 710b)(일반적으로 710)을 형성한다. 일정한 실시예에서, 시일(700)은 탄성체 물질 또는 고무 물질(예를 들어 천연 고무 또는 합성 고무)로 만들어진다.
일정한 실시예에서, 커넥터 부분(708a, 708b)은 예를 들어 중력의 영향 하에서 또는 립 부분(702) 상에 겔 물질의 중량으로부터 립 부분(702)이 상부 부분(704)(예를 들어 Y-축을 따라)으로부터 멀리 이동하는 것을 막는다. 유체가 존재하는 경우에, 포켓(708) 내의 겔 물질은 팽창하고 상부 부분(704)으로부터 멀리 립 부분(702)을 추진한다. 커넥터 부분(708a, 708b)은 립 부분(702)의 이동에 저항하도록 상부 부분(704)의 대응 표면(710a, 710b)에 대해 반응한다. 겔 물질은 이러한 저항을 극복하고 대응 표면(710a, 710b)으로부터 커넥터 부분(708a, 708b)을 이동시키기에 충분한 팽창력을 제공한다. 커넥터 부분(708a, 708b)이 이동된 이후, 겔 물질은 상부 부분(704)으로부터 멀리 립 부분(702)을 이동시킬 수 있다. 대안적인 커넥터 부분(708) 및 대응 표면(710)의 기하구조, 양 및 구성은 본 발명의 대안적인 실시예에서 고려된다.
도 8a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시스템(800)의 일부분의 단면도이다. 시스템(800)은 지지 구성요소(804) 및 캐리어 구성요소(808)를 포함한다. 또한, 시스템(800)은 시일링 시스템(812)을 포함한다. 시일링 시스템(812)은 제 1 립 부분(816a)을 포함하는 제 1 립 시일(814a) 및 제 2 립 부분(816b) 뿐만 아니라 제 1 겔 물질(820a) 및 제 2 겔 물질(820b)(일반적으로 820)을 포함하는 제 2 립 시일(814b)를 포함한다. 겔 물질(820a, 820b)은 하드 오픈 셀 포움 또는 소프트 오픈 셀 포움에 끼워넣을(embed) 수 있다. 도시된 것처럼, 겔 물질(820)은 오픈 셀 포움에 매몰된다. 오픈 셀 포움은 유체 투과성 물질이고, 이러한 물질은 부분적으로 유체를 흡수하고 유체가 겔 물질(820a-820b)과 상호작용하는 것을 허용하며, 이에 의해 겔 물질(820a-820b)의 팽창을 초래한다. 시일링 시스템(812)은 유체로의 노출에 응하여 시일(120a-120b)에 유사하게 움직인다.
제 1 리테이닝 구성요소(824a)는 제 1 립 시일(814a) 및 제 1 겔 물질(820a)을 캐리어 구성요소(808)에 커플링시킨다. 제 2 리테이닝 구성요소(824b)는 제 2 립 시일(814b) 및 제 2 겔 물질(820b)은 캐리어 구성요소(808)에 커플링시킨다. 제 1 리테이닝 구성요소(824a) 및 제 2 리테이닝 구성요소(824b)는 립 시일(814a-814b)(일반적으로 814) 및 겔 물질(820)을 캐리어 구성요소(808)에 커플링시킨다. 립 시일(814) 및 겔 물질(820)은 억지 끼워맞춤(예를 들어 직경 억지 끼워맞춤), 기계적 끼움(예를 들어 스크류 또는 볼트와 같은 기계적 죔쇠를 이용하여 리테이닝 구성요소(824a-824b)(일반적으로 824)를 캐리어 구성요소(808)에 고정시킴), 접착성 끼움(예를 들어 본딩에 의해), 또는 이러한 끼움 기술의 조합을 통해 캐리어 구성요소에 커플링될 수 있다. 립 시일(814) 및 겔 물질(820)을 캐리어 구성요소(808)에 커플링시키기 위한 다른 기술이 이용될 수 있다.
캐리어 구성요소(808)는 외부면(828) 및 내부면(832)을 형성한다. 내부면(832)은 채널(836) 또는 개방 공간을 형성한다. 캐리어 구성요소(808)는 또한 두 개의 그루브(840a-840b)를 형성한다. 오링(844a-844b)(일반적으로 844)은 그루브(840a-840b) 내에 배치되고, 이에 의해 지지 구성요소(804)에 의해 형성된 외부면(848) 및 캐리어 구성요소(808)의 내부면(832) 사이에 시일을 생성한다. 오링(844a-844b)은 유체의 유동을 위해(예를 들어 채널(836)을 통해 및/또는 캐리어 구성요소(808)의 내부면(832) 및 지지 구성요소(804)의 외부면(848) 사이에서) 구획 I로부터 구획 II(그 반대로도 가능)로의 잠재적 경로의 크기를 감소시킨다. 일정한 실시예에서, 지지 구성요소(804), 캐리어 구성요소(808), 시일링 시스템(812)(예를 들어 립 시일(814)), 리테이닝 구성요소(824), 오링(844), 또는 이러한 요소의 조합은 낮은 물 또는 유체 흡착를 가진 물질로 만들어진다. 낮은 흡착 물질은 예를 들어 겔 물질(820)보다 시스템(800)의 구성요소의 팽창을 막거나 또는 감소시키는데 이용될 수 있고, 이는 유체를 흡수하고 팽창시킬 수 있다. 일정한 실시예에서, 팽창은 샤프트(852)에 대해 시스템(800)의 구성요소의 바인딩을 초래할 수 있고, 이는 시스템(800)의 마찰 및/또는 파손을 유도할 수 있다. 낮은-물-흡착 물질의 예는, 예를 들어 Professional Plastics, of Fullerton, California에 의해 판매된 Garolite G-10/FR4 물질이다. 다른 페놀 플라스틱 물질이 이용될 수도 있다.
또한, 시스템(800)은 샤프트(852)을 포함한다. 일반적인 작동 조건 동안, 샤프트(852)는 캐리어 구성요소(808)의 확장부(860)에 의해 형성된 표면(856)으로부터 이격되어 위치한다. 일정한 실시예에서, 예를 들어 도 1의 정렬 링(116)과 같은 정렬 링은 샤프트(852) 및 표면(856) 사이에 위치한다(예를 들어 샤프트(852)와 이격되어 표면(856)에 본딩 또는 부착됨). 정렬 링은 낮은 마찰 또는 낮은 마멸 물질로 만들어질 수 있다. 일정한 실시예에서, 정렬 링은 Teflon® 물질을 포함한다. 또한, 샤프트(852)는 립 시일(814)(예를 들어 그리고 립 부분(816a-816b)(일반적으로 816))로부터 이격되어 있다. 샤프트(852) 및 표면(856) 그리고 립 시일(814) 사이의 이격 관계는 갭(864)을 형성한다. 일반적인 작동 동안, 갭(864)은 샤프트(852)가 립 시일(814) 또는 표면(856)과 접촉함이 없이 회전하는 것을 허용하고, 이는 샤프트(852) 및 립 시일(814) 및/또는 표면(856) 사이의 마찰을 감소시킨다. 갭(864)은 구획(I)로부터 구획(II)으로의 잠재적 유동 경로이다.
샤프트(852)는 x-축에 평행한 방향을 따라 또는 y-축에 평행한 방향에 따라, 또는 두 방향의 조합을 따라 이동할 수 있다. 샤프트(852)는 y-축을 따라 샤프트(852)의 이동에 응하여 표면(856)과 접촉하게 될 수 있다. 샤프트(852)가 캐리어 구성요소(808)의 표면(856)과 접촉할 때, 캐리어 구성요소는 y-축에 평행한 방향을 따라 이동할 수 있다. 캐리어 구성요소(808)의 내부면(832)은 샤프트(852)에 의해 상응하는 이동에 응하여 지지 구성요소(804)의 외부면(848)과 슬라이드 가능하게 체결한다. 결과적으로, 캐리어 구성요소(808)는 립 시일(814)(또는 립 부분(816)이 샤프트(852)를 체결하거나 또는 이와 접촉하는지와 무관하게 샤프트(852)에 의한 이동에 응하여 이동할 수 있다. 채널(836) 및 지지 구성요소(804) 사이의 y-축을 따른 거리는 이동량에 관계하고, 시스템(800)의 샤프트(852)는 시스템(800)의 구성요소의 작동에 손상을 입히거나 또는 악영향을 미침 없이 지지할 수 있다(예를 들어 지지 구성요소(804), 캐리어 구성요소(808), 또는 시일링 시스템(812)).
내부면(832)에서 그루브(840a-840b)에 배치된 오링(844a-844b)은 지지 구성요소(808) 및 캐리어 구성요소(808) 사이에 유체 밀봉 시일을 제공하고, 또한 y-축을 따른 샤프트(852)의 이동에 응하여 지지 구성요소(804)(즉, y-축을 따라)에 상대적으로 캐리어 구성요소(808)의 슬라이드 가능한 이동을 촉진한다.
시일링 시스템(812)의 겔 물질(820a)이 유체에 노출될 때, 겔 물질(820a)은 팽창하고, 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 시일(814a)의 립 부분(816a)을 추진한다. 립 부분(816a)이 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 추진될 때, 갭(864)의 크기(예를 들어 샤프트(852) 및 시스템(800) 사이의 구역으로 측정되거나 또는 y-축을 따라 측정됨)가 감소된다. 이러한 실시예에서, 립 시일(814a) 및/또는 립 부분(816a) 및 리테이닝 구성요소(824a) 사이의 갭(866)을 통과함에 의해 유체는 겔 물질(820a)과 상호작용한다.
일정한 실시예에서, 겔 물질(820a)이 유체에 노출될 때 립 부분(816a)은 샤프트(852)와 접촉하지 않지만, 갭(864)의 크기는 샤프트(852)를 향해 립 부분(816a)의 이동에 의해 감소된다. 일정한 실시예에서, 립 부분(816a)은 샤프트(852)와 공칭 접촉하도록 추진된다. 공칭 접촉은 샤프트를 물리적으로 접촉하는 립 부분(816a)을 포함하지만, 립 부분(816a)은 샤프트(852) 상에 실질적인 압력을 가하지 않는다. 공칭 접촉은 샤프트(852) 및 립 부분(816a) 사이의 마찰의 실질적인 양을 포함하지 않는다. 일정한 실시예에서, 공칭 접촉은 샤프트(852)에 의한 립 부분(816a) 상의 힘의 일반적인 구성요소가 실질적이지 아니한 상황을 언급한다. 일정한 실시예에서, 공칭 접촉은 갭(864)을 통한 유체의 유동을 제한하거나 또는 제어하기 위해 벤츄리 효과를 만든다.
일정한 실시예에서, 립 부분(816a)은 샤프트(852)와 체결되도록 추진된다. 샤프트(852)와의 체결은 샤프트(852) 및 립 부분(816a) 사이의 물리적 접촉과 이들 사이에 가해진 압력을 포함한다. 또한, 립 부분(816a)이 샤프트(852)와 체결될 때, 마찰은 립 부분(816a) 및 샤프트(852) 사이에서 생성된다(예를 들어 립 부분(816a) 및 샤프트(852) 사이의 마찰력의 일반적인 구성요소는 공칭 접촉 동안보다 크다). 일정한 구현은 시스템(800) 및 샤프트(852) 사이에서 들어가는 데브리스(debris)의 양을 감소시키기 위해 시스템(800) 주위에 배치된 데브리스(예를 들어 먼지) 가드(guard; 미도시)를 특징으로 한다. 데브리스 가드의 예는 고무 더스트 부트(rubber dust boot)이고, 이는 지지 구성요소(804), 캐리어 구성요소(808), 또는 격벽 구조물(B)에 장착된다. 데브리스 가드는 구획(I) 및/또는 구획(II)으로부터 갭(864)으로 들어가는 데브리스를 감소시키거나 또는 제거한다. 일정한 실시예에서, 데브리스 가드는 시일링 구조물을 포함하고, 이는 주요 시일 또는 시일링 구조물(812)을 위한 백업 시일로서 작용하는 시일링 구조물을 포함한다. 예를 들면, 이는 도 12a-12c와 관계하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
겔 물질(820a)의 팽창은 가역적 효과이다. 예를 들면, 겔 물질(820a)은 겔 물질(820a)이 유체에 노출될 때 팽창한다. 겔 물질(820a)은 유체가 부재시 수축한다(예를 들어 겔 물질(820a) 또는 오픈 셀 포움 물질은 건조한다). 겔 물질(820a)의 수축은 립 부분(816a)이 원래 형상으로 돌아가는 것을 가능하게 하거나 및/또는 갭(864)의 크기를 증가시킨다. 립 부분(816a)이 샤프트와 공칭 접촉할 때, 겔 물질(820a)의 수축은 립 부분(816a)이 샤프트(852)와의 공칭 접촉으로부터 벗어나 이동하는 것을 가능하게 함에 의해 갭(864)을 형성할 수 있다(따라서, 갭(864)을 형성한다). 립 부분(816a)이 샤프트(852)와 체결할 때, 겔 물질(820a)의 수축은 샤프트(852)와의 립 부분(816a)의 공칭 접촉을 초래할 수 있거나 또는 샤프트(852)와의 접촉으로부터 립 부분(816a)이 벗어나도록 이동하는 결과를 초래할 수 있다(따라서, 갭(864)을 형성한다).
일정한 실시예에서, 겔 물질(820a)과 관련된 가역적 효과는 겔 물질(820a)의 온도 의존성을 포함한다. 예를 들면, 겔 물질(820a)의 팽창 및/또는 수축은 선택된 겔 물질의 특별한 유형의 상 전이 온도에 의존할 수 있다. 겔 물질(820a)은 선택된 겔 물질의 특별한 유형의 상 전이 온도 아래로 떨어지는 겔 물질(820a)의 온도에 응하여 팽창할 수 있다(이후 겔 물질(820a)은 상 전이 온도를 초과하는 겔 물질(820a)의 온도에 응하여 수축한다). 또한, 다른 실시예에서, 겔 물질(820a)은 선택된 겔 물질의 특별한 유형의 상 전이 온도를 초과하는 겔 물질(820a)의 온도에 응하여 수축할 수 있다(이후 겔 물질(820a)은 상 전이 온도 아래로 떨어지는 겔 물질(820a)의 온도에 응하여 수축한다).
가역적 효과는 온도에 부가하거나 또는 온도와 다른 자극과 관련될 수 있다. 이러한 자극의 예는 이하 중 어느 하나 또는 조합을 포함한다: 유체의 pH(예를 들어 총 스케일, 프리 스케일 또는 바닷물 스케일 유닛을 이용하여 측정됨), 유체의 염도, 유체의 농도 또는 순도, 유체의 화학적 조성, 밀도, 또는 유체의 점도(예를 들어 운동학적 또는 역학적 점도). 일정한 실시예에서, 외부 자극에 대한 겔 물질(820)의 반응성은 어떻게 겔 물질이 시스템(800)이 노출되는 작동 조건에 기초하여 팽창하거나 또는 수축할지를 기술하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 겔 물질(820)의 반응성(예를 들어 부피 팽창 또는 수축의 속도 및/또는 양)은 시일링 시스템(812)의 능력에 영향을 미칠 수 있고, 이에 의해 구획(I)으로부터 구획(II)으로의 유체의 유동을 감소시키거나 또는 막으며, 그 반대로도 이루어진다.
일정한 실시예에서, 지지 구성요소(804)는 격벽 구조물(B)에 장착 또는 고정될 수 있는 환형 바디이다. 일정한 실시예에서, 지지 구성요소(804)는 격벽 구조물의 일부분을 형성한다(예를 들면 도 9c에서 도시됨). 예를 들면, 격벽 구조물(B)의 외부면(848)은 비교적 매끄러운 부분을 갖도록 형상화될 수 있고(예를 들어 기계가공되거나 또는 피니쉬된), 이러한 매끄러운 부분은 캐리어 구성요소(808)의 내부면(832)과 슬라이드 가능한 체결을 촉진시킨다. 이러한 실시예는, 일반적으로 지지 구성요소(804)가 격벽 구조물에 장착 또는 고정되는 실시예보다, 외부 지름(R)이 큰 캐리어 구성요소(808)를 포함한다.
일정한 실시예에서, 구획(II)의 유체는 제 1 겔 물질(820a)에 노출 또는 상호작용하고, 이에 의해 제 1 겔 물질(820a)이 팽창하게 하고 립 부분(816a)이 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 추진하게 된다. 이러한 실시예에서, 구획(II)의 유체는 제 2 겔 물질(820b)을 필수적으로 팽창시킬 필요는 없다(예를 들면 제 2 겔 물질(820b)이 또한 유체에 노출되지 아니하면). 예를 들면, 구획(II)의 유체는 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 제 1 립 부분(816a)의 팽창에 의해 제 2 겔 물질(820b)로부터 분리된다. 다른 실시예에서, 구획(II)의 유체는 제 2 겔 물질(820b)에 노출될 수 있고(예를 들어 스플래쉬에 의해), 이에 의해 제 2 겔 물질(820b)이 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 제 2 립 부분(816b)을 추진하도록 팽창되게 한다. 따라서, 겔 물질(820a)의 팽창은 제 2 구획(II)으로부터 제 1 구획(I)으로(예를 들어 갭(864)을 통해) 유동 경로를 제거하거나 또는 유동 경로의 크기를 감소시킨다. 유체가 제 1 구획(I)에 존재하고 제 2 겔 물질(820b)이 유체에 노출될 때, 제 2 겔 물질(820b)은 팽창하고, 이에 의해 샤프트(852)를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분(816a)을 추진한다. 결과적으로, 유체가 제 1 구획(I) 및 제 2 구획(II)에 존재할 때, 립 부분(816a-816b) 및 겔 물질(820a-820b)은 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로 그리고 제 2 구획(II)으로부터 제 1 구획(I)으로 유동 경로를 감소시키거나 또는 제거한다. 따라서, 립 부분(816b)이 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로의 유동 경로를 제거하지 않는다면(예를 들어 립 부분(816b)이 샤프트(852)와 공칭 접촉 또는 체결 접촉하지 않는다면), 제 1 립 부분(816a) 및 제 1 겔 물질(820a)은 백업 시일로서 작용하고, 이에 의해 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로의 유동 경로의 크기를 제거하거나 또는 감소시킨다. 유사하게, 제 2 립 부분(816b) 및 제 2 겔 물질(820b)은 백업 시일로서 작용하고, 이에 의해 립 부분(816a)이 제 2 구획(II)으로부터 제 1 구획(I)으로의 유동 경로를 제거하지 않는다면 제 2 구획(II)으로부터 제 1 구획(I)으로의 유동 경로의 크기를 제거 또는 감소시킨다.
일정한 실시예에서, 캐리어 구성요소(808)는 도 4에서 도시된 구성과 유사하게 샤프트(852)에 대해서 도 5의 시일(500)을 위치시키는 것을 촉진하도록 구성되거나 또는 형상화된다. 예를 들면, 샤프트(852)에 근접한 캐리어 구성요소(808)의 영역(868)은 도 4의 정렬 링(404)의 일부분(422)을 닮도록 제조될 수 있다.
도 8b는 도 8a의 시스템(800)의 부분 단면 사시도이다. 도 8b에서 도시된 지지 구성요소(804)는 격벽 구조물(미도시)의 홀(미도시)에 대응하는 다수의 관통 홀(876)을 형성하는 인터페이스 영역(872)을 포함한다. 시스템(800)은 격벽 구조물에서 관통 홀(876) 및 상응하는 홀을 통해 죔쇠(예를 들어 캐리지 볼트 또는 래그 스크류)를 통과시킴에 의해 격벽 구조물에 장착될 수 있다. 시스템(800)이 격벽 구조물(B)에 장착될 때, 인터페이스 영역(872)은 도 8a의 격벽 구조물(B) 또는 그 표면(892)과 물리적으로 접촉할 수 있다.
일정한 실시예에서, 관통 홀(876)은 격벽 구조물에 이미 고정된 하우징(미도시)에 시스템(800)을 장착시키도록 이용된다. 예를 들면, 도 1의 하우징(104)과 유사한 하우징을 통합한 시스템에서, 지지 구성요소(804)는 격벽 구조물에 직접적으로보다 자체적으로 하우징 구조물의 일부에 장착될 수 있다. 이러한 구성은 존재하는 하우징 구조물과 함께 시스템(800)을 새로 장착하기에 편리한 시스템을 초래한다.
도시된 것처럼 지지 구성요소(804)는 반원의 환형 구조물이다. 지지 구성요소(804)는 샤프트 주위로 시일링 시스템(812)을 위치시키고 샤프트(미도시)를 둘러싸기 위한 제 2 반원 지지 구성요소(미도시)의 상응하는 플랜지(미도시)와 조화를 이루는 커플링 플랜지(880)를 포함한다. 따라서, 격벽 구조물에 대해 시스템(800)을 장착하기 위해, 도시된 지지 구성요소(804)는 도 8a의 격벽 구조물(B)에 고정되고 커플링 플랜지(880)를 통해 제 2 지지 구성요소에 고정된다. 커플링 플랜지(880)는 제 2 지지 구성요소의 상응하는 커플링 플랜지에서 관통홀(미도시)에 대응하는 다수의 관통 홀(884)을 포함한다. 또한, 지지 구성요소(804)를 위한 대안적인 구성이 이용될 수 있다(예를 들어 도 9a-9c에서 도시된 구성).
일반적으로, 지지 구성요소(804), 캐리어 구성요소(808), 립 시일(814), 겔 물질(820), 리테이닝 구성요소(824) 또는 오링(844)은 반원 또는 반환형 형상일 수 있다. 반원 또는 반환형 형상은 지지 구성요소(804), 캐리어 구성요소(808), 립 시일(814), 겔 물질(820), 리테이닝 구성요소(824) 또는 오링(844)이 서로 커플링되는(예를 들어 마찰, 볼트, 스크류, 페그, 마그넷, 또는 리벳과 같은 기계적, 또는 예를 들어 화학 접착제 또는 결합제로 접착적으로) 두 개의 피스(piece)로 샤프트(852) 위에 장착 또는 설치되는 것을 가능하게 한다(예를 들어 샤프트(852)의 원주 또는 둘레 주위에 배치됨). 예를 들면, 캐리어 구성요소(808)의 두 개의 반원 또는 반 환형의 절반부(미도시)는 샤프트(852)에 대해 경계를 정하는 관계로 위치할 수 있다. 반원 또는 반 환형 절반은 이후 함께 고정될 수 있어 샤프트(852)의 원주 또는 둘레 주위에 배치된 단일 또는 하나의 캐리어 구성요소(808) 구조물을 형성한다.
일정한 실시예에서, 지지 구성요소(804)는 제 2 지지 구성요소에 고정되기 이전에 격벽 구조물에 고정된다. 다른 실시예에서, 지지 구성요소(804)는 조립된 지지 구성요소가 격벽 구조물에 장착 또는 고정되기 이전에 제 2 지지 구성요소에 먼저 고정된다. 지지 구성요소(804)는 커플링 플랜지(880)가 인터페이스 영역(872)에 상대적으로 위치하도록 형상화된다. 커플링 플랜지(800)의 위치는 지지 구성요소(804)가 격벽 구조물에 의해 형성된 개구(미도시) 내에 끼워지는 것을 허용한다.
도 8b의 리테이닝 구성요소(824a)는 다수의 슬롯(888)을 포함하고, 이러한 슬롯은 유체가 관통하고 겔 물질(820a)과 상호작용하는 것을 가능하게 한다. 슬롯(888)의 크기 및 위치는 겔 물질(820a)과 상호작용하는 유체의 양을 제어하도록 조작 또는 제어될 수 있다. 예를 들면, 슬롯(888)의 숫자 또는 크기를 증가시키는 것은 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분(816a)을 추진하고 팽창시키기 위해(예를 들어 다수의 슬롯(888)은 많은 유체가 겔 물질(820a)과 상호작용하게 한다) 겔 물질(820a)에 필요한 유체의 양을 감소시킬 수 있다. 반대로, 슬롯(888)의 숫자 또는 크기를 감소시키는 것은 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분(816a)을 추진하고 팽창시키기 위해 겔 물질(820a)에 필요한 유체의 양을 증가시킬 수 있다.
도 8b에서 도시된 시스템(800)의 장점은, 지지 구성요소(804)가 샤프트에 대해 캐리어 구성요소(808) 또는 시일링 시스템(812)을 위치시키기 위한 다른 메커니즘과 비교하여 비교적 가볍다는 것이다. 지지 구성요소(804)는 청동 알루미늄과 같은 물질로 만들어질 수 있다. 일반적으로 평면의 환형 형상인 지지대(804)는 지지 구성요소(804)가 샤프트에 대해 시일링 시스템(812) 또는 캐리어 구성요소(808)를 위치시키는데 이용된 다른 구성요소와 비교하여 비교적 가볍다는 것이 이유이다. 예를 들어, 도 1 및 3의 하우징은 많은 물질을 필요로 하는데, 왜냐하면 하우징은 정렬 링(예를 들어 하우징의 내부면이 정렬 링의 외부면을 체결함)을 둘러싸기 때문이다. 반대로, 도 8a-8b의 실시예에서, 캐리어 구성요소(808)의 내부면(832)은 지지 구성요소(804)의 외부면(848)을 체결하고, 이에 의해 지지 구성요소(804)가 적은 물질로 제작(예를 들어 캐스트)되게 한다.
추가적인 장점으로, 지지 구성요소(804)가 특정 중량을 초과하지 않는 경우에, 시스템(800)은 리거(rigger)의 도움 없이 설치될 수 있다. 비교적 가벼운 것에 부가하여, 지지 구성요소(804)는 다른 형상을 가진 지지 구성요소와 비교하여 금속으로 기계가공 또는 캐스트되기가 비교적 쉽다. 추가적으로, 캐리어 구성요소(808)는 예를 들어 Garolite G-10/FR4 물질과 같은 비교적 가벼운 물질로 만들어질 수 있다. 이러한 물질은 충분히 가볍고 단단하다.
추가적인 장점은 명확할 것이다. 예를 들어 캐리어 구성요소(808)의 폭(Wc)은 도 8a에서 도시된 지지 구성요소의 폭(Ws)과 독립적이다. 결과적으로, 캐리어 구성요소(808)는 지지 구성요소(804)의 폭(Ws)과 무관하게 도 11b-11c에 대해 아래에서 설명되는 것처럼 베어링의 유입을 촉진시키도록 x-축을 따라 확장될 수 있다.
도 8c는 대안적인 캐리어 구성요소(808')를 포함하는 시스템(800')의 일부분의 단면도이다. 캐리어 구성요소(808')는 제 1 피스(890) 및 제 1 피스(890)에 탈착 가능하게 장착 가능하거나 또는 고정 가능한 제 2 피스(892)를 포함한다. 제 2 피스(892)는 기계적으로(예를 들어 볼트, 스크류 또는 억지 끼워맞춤), 접착적으로(예를 들어 본딩에 의해), 또는 기계적으로 그리고 접착적으로의 일정한 조합으로 제 1 피스에 장착될 수 있다. 제 2 피스(892)는 오링(896)를 수용하기 위한 그루브(894)를 형성한다. 제 2 피스(892)는 제 1 피스(890)에 장착될 때, 오링(896)은 이들 사이에 유체 밀봉 시일을 촉진시키고, 예를 들어 제 1 피스(890) 및 제 2 피스(892)(그리고 채널(836)을 통해) 사이에서 제 1 구획(I)으로부터 제 2 구획(II)으로의 유동 경로를 감소시키거나 또는 제거한다.
일정한 실시예에서, 제 2 피스(892)보다는 제 1 피스(890)가 유체 밀봉 시일을 촉진시키도록 오링(896)을 위치시키기 위한 그루브(미도시)를 형성한다. 도 8c의 캐리어 구성요소(808')에 대한 장점은 시스템(800')이 비교적 작은 공간에 설치되는 것을 허용하는 것을 포함한다(예를 들어 y-축을 따라 샤프트(852) 및 지지 구성요소(804) 사이의 틈새(C)는 지지 구성요소(808')의 외부 지름 표면(898) 및 채널(836) 사이에서 거리(h1)보다 작다). 이러한 구성은 시스템(800')의 작은 크기를 유지하면서 샤프트(예를 들어 채널(836) 및 지지 구성요소(804) 사이의 거리(d))에 의해 y-축을 따라 비교적 큰 이동을 허용한다.
도 9a는 본 발명의 예시적 실시예에 따라 지지 구성요소(900)의 일부의 사시도이다. 지지 구성요소(900)는 반원 형상을 형성하고, 외부 지름 표면(904) 및 내부 지름 표면(908)을 형성한다. 또한, 지지 구성요소(900)는 인터페이스 부분(916)을 포함한 환형 표면(912)을 형성한다. 또한, 지지 구성요소(900)는 환형 표면(912)으로부터 반대로 향하고 거의 평행한 제 2 환형 표면(918)을 포함한다. 환형 표면(912) 및 제 2 환형 표면(918)은 대안적 배열(예를 들어 비평행)로 배치될 수 있다. 인터페이스 부분(916)은 지지 구성요소(900)를 통해 (예를 들어 환형 표면(912)으로부터 제 2 환형 표면(918)으로) 연장하는 다수의 관통홀을 형성한다. 다수의 관통 홀(920)은 격벽 구조물에 대해 지지 구성요소(900)를 장착시키는 것을 촉진한다(예를 들어 격벽 구조물의 대응 표면(미도시)과 물리적으로 접촉하도록 인터페이스 부분(916)을 위치시킴). 지지 구성요소(900)는 제 1 커플링 영역(924a) 및 제 2 커플링 영역(924b)을 포함한다. 커플링 영역(924a-924b)은 제 2 반원형 지지 구성요소(미도시)의 대응 커플링 영역(미도시)에 커플링된다. 커플링 영역(924a-924b)은 도 8b의 지지 구성요소(804)의 커플링 플랜지(880)에 대해 대안적이다.
도 9b는 조립된 지지 구조물(940)의 평면도이다. 지지 구조물(940)은 도 9a의 지지 구성요소(900) 및 대칭성 지지 구성요소(900')를 포함한다. 지지 구성요소(900)의 제 1 커플링 영역(924a)은 지지 구성요소(900')의 대응 커플링 영역(924a')에 고정된다. 유사하게, 지지 구성요소(900)의 제 2 커플링 영역(924b)는 지지 구성요소(900')의 대응 커플링 영역(924b')에 고정된다. 지지 구조물(940)은 샤프트(예를 들어 회전 샤프트)가 통과할 수 있는 개구(944)를 형성하는 환형 또는 링과 같은 구조물이다. 지지 구조물(940)은 격벽 구조물(미도시)의 대응 표면에 커플링시키기 위한 인터페이스 표면(948)을 형성한다. 인터페이스 표면(948)는 지지 구조물(940)의 외부 지름(D)을 따라 배치된다. 또한, 지지 구조물(940)은 지지 구조물(940)의 내부 지름(d)을 따라 배치된 표면(952)을 포함한다. 표면(952)은 캐리어 구성요소(예를 들어 도 8a의 캐리어 구성요소(808))의 대응 내부면(예를 들어 도 8a의 표면(832))과 슬라이드 가능하게 체결되는 것을 촉진한다.
일정한 실시예에서, 지지 구조물(940)은 격벽 구조물에 장착 가능한 것보다 격벽 구조물 그 자체의 일부분으로 형성된다. 이러한 실시예의 예는 도 9c에서 도시되고, 이는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 격벽 구조물(960)의 평면도이다. 도 9d는 도 9c의 격벽 구조물(960)의 단면도이다. 도 9c-9d의 실시예에서, 캐리어 구성요소(예를 들어 도 8c의 캐리어 구성요소(808))는 격벽 구조물(960)에 장착 가능한 분리된 지지 구조물(예를 들어 도 9b의 지지 구조물(940))에 대한 필요 없이 격벽 구조물(960)을 체결한다.
격벽 구조물(960)은 제 1 구획(I)의 제 1 표면(964) 및 제 2 구획(II)의 제 2 표면(968)을 형성한다. 격벽 구조물은 개구(944')를 형성하고, 이러한 개구는 제 1 구획(I)의 제 1 표면(964)으로터 제 2 구획(II)의 제 2 표면(968)을 통과한다. 제 1 표면(964)은 개구(944')에 인접한 제 1 환형 영역(972)을 형성하고, 제 2 표면(968)은 개구(944')에 인접한 제 2 환형 영역(976)을 형성한다. 환형 영역(972, 976)은 캐리어 구성요소의 대응하는 내부면과 슬라이드 가능한 체결을 위한 표면을 형성한다(예를 들어 도 8c의 캐리어 구성요소(808') 또는 도 8a의 캐리어 구성요소(808)의 채널(832)로의 작동 및 구조와 유사함). 이러한 방식으로, 환형 영역(972, 976)은 도 9b의 지지 구조물(940)의 표면(952) 또는 도 9a의 환형 영역(912, 918)과 유사하고, 이는 캐리어 구성요소와 슬라이드 가능한 체결을 촉진한다.
도 10a는 본 발명의 실시예를 도시하는 유체가 없는 경우에 또는 비활성 상태에서 도시된 플레이트 부분(1008) 및 리테이닝 구성요소(1004)를 포함한 시일링 시스템(1000)의 단면도이다. 시일링 시스템(1000)은 립 시일(1012) 및 겔 물질(1016)을 포함한다. 겔 물질(1016)이 건조되거나 또는 유체가 없는 없을 때, 시스템(1000)은 "비활성화" 상태에 있다. 겔 물질(1016)은 유체 투과성 하드 또는 오픈 셀 포움(미도시)에 배치될 수 있다. 비활성화 상태에서, 겔 및 포움 물질은 원래 형태에 있다. 유사하게, 립 시일(1012)의 립 부분(1020)은 원래의 변형되지 않은 형태에 있다. 또한, 도 10a는 샤프트 부분(1024)을 도시한다. 갭(G)은 샤프트 부분(1024)으로부터 립 시일(1012)의 립 부분(1020)을 분리시킨다.
플레이트 부분(1008)은 피봇(1028)을 포함하고, 이러한 피봇을 주위로 플레이트 부분(1008)이 회전한다. 플레이트 부분(1008)은 겔 물질(1016)을 립 시일(1012)에 커플링시킨다. 개구(1032)는 리테이닝 구성요소(1004) 및 플레이트 부분(1008)에 의해 형성된다. 개구(1032)는 겔 물질(1016)을 접촉하도록 시스템(1000) 안으로 유체가 들어가는 것을 허용함에 의해 유체 및 겔 물질(1016) 사이의 상호작용을 촉진시킨다. 유체에 대한 노출은 겔 물질(1016)이 팽창되게 한다.
도 10b는 유체가 존재하는 경우에 또는 활성화 상태에서 도시된 도 10a의 시일링 시스템(1000)의 단면도이다. 겔 물질(1016)이 팽창됨에 따라, 겔 물질(1016)은 플레이트 부분(1008)에 대해 반응하며 플레이트 부분(1008)을 추진하여 피봇(1028) 주위로 이동하게 한다. 플레이트 부분(1008)은 피봇(1028) 주위로 회전할 때, 플레이트 부분(1008)은 립 시일(1012)의 립 부분(1020)에 대해 반응하고, 샤프트 부분(1024)을 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 립 부분(1020)을 추진한다. 일정한 실시예에서, 립 부분(1020)의 이동은 도 10a의 갭(G)을 제거한다. 또한, 립 부분(1020)은 겔 물질(1016)에 의한 팽창에 응하여 갭(G)(예를 들어 샤프트 부분(1024) 및 립 부분(1020) 사이의 x-축을 따른 거리)의 크기를 감소시킬 수 있다.
플레이트 부분(1008)은 겔 물질(1016)의 팽창의 효과를 강화한다. 예를 들면, 플레이트 부분(1008)을 포함하지 않는 시일링 시스템에서, 고정된 양에 의해 겔 물질(1016)을 팽창시키는 것은 겔 물질(1016)의 팽창의 양에 비례하여 립 부분(1020)을 이동시킨다. 도 10a-10b의 시일링 시스템(1000)에서, 립 부분(1020)은 겔 물질(1016)의 팽창과 동일한 양에 응하여 큰 거리를 이동한다. 예를 들면, 플레이트 부분(1008)에 대한 겔 물질(1016)의 팽창은 플레이트 부분(1008)을 추진하고, 이는 립 부분(1020)에 대해 상대적으로 레버로서 작용하여, 따라서 겔 물질(1016)의 팽창에 응하여 립 부분이 이동하는 거리를 증가시킨다.
도 10a-10b의 시스템(1000)의 장점은, 시일링 시스템(1000)이 샤프트 부분(1024)으로부터 멀리 추가적으로 이동될 수 있다는 점이고(예를 들어 플레이트 부분(1008) 없이 시스템보다 큰 갭(G)을 형성함), 겔 물질이 유체에 노출될 때 적절하게 크기를 감소시키거나 갭(G)을 제거한다. 갭(G)의 큰 크기는 립 시일(1012)의 립 부분(1020) 상에서 마멸을 감소시키는데, 왜냐하면 x-축을 따라 샤프트 부분(1024)의 큰 이동은 샤프트 부분(1024)이 립 부분(1020)에 접촉하기 이전에 필요하기 때문이다. 샤프트 부분(1024) 및 립 부분(1020) 사이의 우발적인 접촉의 감소는 립 부분 상에서 마멸을 감소시킨다.
도 11a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 베어링(1100)의 사시도이다. 베어링(1100)은 외부 지름 표면(1104) 및 원형 표면(1108)을 형성한다. 부슁(1112)은 베어링(1100)을 통과하고, 축(A)을 따라 원형 표면(1108)으로부터 외부로 연장한다. 베어링(1100)은 원형 표면(1108)의 중심을 통해 연장하는 축(A) 주위로 회전 가능하고 거의 원형적으로 대칭적이다. 베어링(1100)은 샤프트(미도시)와의 접촉에 응하여 축(A) 주위로 회전할 수 있다. 일정한 실시예에서, 베어링(1100)은 부슁(1112) 주위로 회전하고, 이는 베어링(1100)의 외부 지름 표면(1104)을 가진 샤프트에 의한 접촉에 응하여 고정적으로 유지된다. 부슁(1112)은 베어링(1100)으로부터 다른 베어링(미도시)으로 힘 또는 로드의 양을 전달하고, 이에 의해 샤프트로부터의 접촉 또는 베어링(1100)의 회전에 응하여 베어링(1100) 상의 마찰을 감소시킨다. 또한, 베어링(1100)은 축(A)에 수직인 평면(P) 주위로 대칭적이다. 부슁(1112)은 부슁면(1116)을 형성한다. 베어링(1100)이 시일링 시스템에 설치될 때, 부슁면(1116)은 캐리어 구성요소(미도시)의 표면(미도시)과 동일 평면에 있는 것이 바람직하다. 이는 도 11b-11c에 대해 아래에서 도시된다.
일정한 실시예에서, 코팅(미도시)은 베어링(1100)의 외부 지름 표면(1104) 상에 배치된다. 코팅은 낮은 마멸 물질, 낮은 마찰 물질, 또는 낮은 부식 물질을 포함하거나 또는 형성될 수 있다. 일정한 실시예에서, 코팅은 낮은 마찰, 낮은 마멸 및 낮은 부식 물질로 만들어지거나 또는 이를 포함한다. 일정한 실시예에서, 코팅 물질은 마찰, 마멸, 부식 또는 이들의 조합에 대한 저항성에 기초하여 선택된다.
도 11b는 여기서 설치된 도 11a의 다수의 베어링(1100)을 가진 캐리어 구성요소(1124)를 포함한 시스템(1120)의 부분 단면 사시도이다. 캐리어 구성요소(1124)는 다수의 리세스(1132)를 형성하는 내부 지름 부분(1128)을 포함한다. 내부 지름 부분(1128)은 또한 샤프트 대향면(1136)을 형성한다. 샤프트 대향면(1136)은 도 8a의 캐리어 구성요소(808)의 표면(856)에 유사하다. 내부 지름 부분(1128)의 리세스(1132)는 다수의 베어링(1100)을 수용한다. 다수의 베어링(1100)의 각각은 축(A)을 포함하고, 이 축(A) 주위로 각각의 베어링(1100)은 샤프트(미도시)와 접촉하도록 반응하여 회전할 수 있다. 캐리어 구성요소(1124)의 리세스(1132)는 다수의 베어링(1100)이 회전하는 것을 가능하게 하도록 크기를 갖는다. 이러한 실시예에서, 리세스(1132)는 직사각형 형상이지만, 다른 기하학적 형상도 가능하다.
다수의 베어링(1100)이 설치될 때, 베어링(1100)은 시스템(1120)의 중심(C)을 향해 캐리어 구성요소(1124)의 샤프트 대향면(1136)을 넘어 연장한다. 결과적으로, 캐리어 구성요소(1124)를 향해 샤프트에 의한 이동에 응하여, 샤프트는 캐리어 구성요소(1124)와 접촉하기 이전에 하나 이상의 베어링(1100)과 먼저 접촉한다. 샤프트와 접촉하는 베어링은 시스템(1120)에서 다른 베어링에 로드를 분배하거나, 전달하거나 또는 회전하고, 및/또는 샤프트의 영향으로부터 충격을 흡수하며, 따라서 캐리어 구성요소(1124) 및 립 시일(1140) 상의 마찰을 감소시킨다. 베어링(1100)은 샤프트에 대해 상대적으로(예를 들어 샤프트와의 접촉을 통해) 시스템(1120)을 중심화시키고 및/또는 위치시킨다. 예를 들면, 베어링(1100)은 샤프트의 원주 주위로 거의 균일한 거리로 립 시일(1140)을 위치시키거나 또는 배열시킬 수 있다. 일정한 실시예에서, 베어링(1100)은 시스템(1120)의 설치시 샤프트와 접촉하고, 샤프트의 작동 또는 회전 동안 샤프트와 접촉하여 유지된다.
도 11b의 시스템(1120)에 대한 장점은, 베어링(1100)이 시스템(1120) 및 샤프트 사이의 마찰을 감소시킨다는 점이다. 구체적으로, 다수의 베어링(1100)을 이용하여 관찰된 마찰 계수는 에워싸는 구성요소(예를 들어 도 1의 에워싸는 구성요소(122))를 이용하여 관찰된 마찰 계수보다 작다. 예를 들면, 중공형 링을 형성하는 폴리플루오로테트라에틸렌("PTFE") 물질로 이루어진 에워싸는 구성요소는 약 0.12-0.16kg/cm2의 동적 마찰 계수를 나타내는 청동으로 채워진다. 도 11b의 시스템(1120)의 요소를 구체화하는 원형 시스템은 약 0.0015kg/cm2의 동적 마찰 계수를 나타낸다. 시스템(1120)의 동적 마찰 계수는 낮은 마찰 물질로 베어링(1100)을 코팅함에 의해 추가적으로 감소될 수 있다.
일정한 실시예에서, 감소된 마찰은, 작동 동안 샤프트 및 베어링(1100) 사이의 오직 주기적 접촉만이 있다는 사실로부터 초래된다(예를 들면, 샤프트가 캐리어 구성요소(1124)를 향해 이동하지 않는다면 베어링이 샤프트로부터 이격되어 있음). 베어링(1100)이 샤프트에 의해 부과된 로드를 전달하는 실시예에서, 개별 베어링 상의 감소된 마찰은 전달된 로드가 다른 베어링으로 분배되도록 하는 결과로부터 초래된다. 베어링이 샤프트와 거의 일정하게 접촉하는 경우의 실시예에서, 샤프트의 둘레를 에워싸는 구성요소(미도시)와 반대로 샤프트 및 시스템(1120) 사이의 오직 접촉 포인트가 베어링을 통해 일어나기 때문에 감소된 마찰이 초래되고, 이는 따라서 샤프트의 원주 주위로 샤프트와 일정하게 접촉하게 될 것이다.
이러한 에워싸는 구성요소(예를 들어 도 1의 정렬 링(122))는 다른 이유(예를 들어 비용, 제조 또는 설치의 쉬움, 중량, 또는 다른 인자들)에 유리할 수 있다. 또한, 에워싸는 구성요소로부터 초래되는 마찰은 다양한 방식으로 감소될 수 있다(예를 들어 낮은 마멸, 낮은 마찰, 낮은 부식, 또는 이러한 성질의 일정한 조합을 나타내는 물질을 선택함에 의해). 결과적으로, 다수의 베어링(1100)을 수용하도록 구성된 캐리어 구성요소(1124) 또는 에워싸는 구성요소는 특별한 시일링 응용에 기초하여 이용될 수 있다.
캐리어 구성요소(1124)는 제 1 캐리어 피스(1124a) 및 제 2 캐리어 피스(1124b)를 포함한다. 제 1 캐리어 피스(1124a)는 관통홀(1144a, 1148a)을 포함하고, 제 2 캐리어 피스(1124b)는 관통 홀(1144b, 1148b)을 포함한다. 제 1 캐리어 피스는 연결부(1144b') 및 연결부(1148b')를 포함한다. 제 2 캐리어 피스는 연결부(1144a') 및 연결부(1148a')를 포함한다. 연결부(1144a', 1144b', 1148a', 1148b')는 스레드될 수 있다. 시스템(1120)의 중심(C)을 통과하는 샤프트 주위에 캐리어 구성요소(1124)를 설치하기 위해, 죔쇠는 관통홀(1144a, 1144b, 1148a, 1148b)을 통과하고 연결부(1144a', 1144b', 1148a', 1148b')에 연결되어 제 1 캐리어 피스(1124a)를 제 2 캐리어 피스(1124b)에 고정시킨다. 도 11b에서 도시된 것처럼, 캐리어 구성요소(1124)는 채널을 형성하는 내부면을 도시하지 않는다(예를 들어 도 8a의 채널(836)을 형성하는 내부면(832)과 유사함); 그러나, 도 11b의 캐리어 구성요소(1124)는 내부면 및 격벽 구조물 또는 지지 구성요소의 대응 표면과 슬라이드 가능한 체결을 위한 채널 및 내부면을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
도 11c는 본 발명의 실시예를 도시하는 캐리어 구성요소(1124)에 설치된 베어링(1100)을 포함한 시일링 시스템(1150)의 부분 단면 사시도이다. 캐리어 구성요소(1124)는 환형 바디(1154)를 형성한다. 환형 바디(1154)는 외부 원주(1158)를 따라 채널(미도시)를 형성할 수 있다. 채널은 환형 바디(1154)에서 형성된다(도 8a에서 도시된 채널(836)과 유사함). 대안적으로, 환형 바디(1154)는 하우징 내에서 이용될 수 있다(예를 들어 도 1의 하우징(104)). 이러한 실시예에서, 환형 바디(1154)는 채널을 형성할 필요가 없다. 환형 바디(1154)는 환형 바디(1154)의 내부면(1166)을 따라 확장부(1162)를 형성한다.
환형 바디(1154)의 확장부(1162)는 리세스된 영역(1132)을 포함한다. 리세스된 영역(1132)은 베어링(1100)을 수용하고, 베어링(1100)의 회전을 촉진한다. 또한, 확장부(1162)는 환형 바디(1154)의 일부인 외부 표면(1170)을 형성한다. 시스템(1150)은 수직 구성요소(1176) 및 립 부분(1178)을 포함하는 립 시일(1174)을 포함한다. 립 시일(1174)의 수직 구성요소(1176)는 립 시일(1174)이 시스템(1150)에 설치될 때 확장부(1162)의 외부면(1170)을 따라 위치한다.
베어링(1100)은 부슁(1112)과 함께 캐리어 구성요소(1124)에 고정된다. 더욱 구체적으로, 베어링(1100)은 환형 바디(1154)의 확장부(1162)의 리세스된 영역(1132)에 고정된다. 부슁(1112)은 제 1 부슁 피스(1180a) 및 제 2 부슁 피스(1180b)를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 부슁 피스(1180a)의 메일(male) 부분(1182a)은 제 2 부슁 피스(1180b)의 피메일(female) 부분(1182b)과 스레드적으로 체결되고, 이에 의해 제 1 부슁 피스(1180a)를 2 부슁 피스(1180b)에 고정시킨다. 부슁(1112)은 환형 바디(1154)의 리세스된 영역(1132)에 상대적으로 베어링(1100)을 위치시킨다. 제 2 부슁 피스(1180b)는 외부 원주(1184)를 형성하고, 이 원주 주위로 베어링(1100)은 샤프트(미도시)와의 접촉에 응하여 회전한다.
제 2 부슁 피스(1180b)는 부슁 표면(1186)(예를 들어 도 11a의 부슁 표면(1116)과 유사함)을 형성한다. 베어링(1100)이 캐리어 구성요소(1124)에 설치될 때, 부슁 표면(1186)은 확장부(1162)의 외부면(1170)과 거의 동일 평면에 있고, 이를 따라 위치하며, 이에 의해 립 시일(1174)의 수직 구성요소(1176)가 확장부(1162)에 대해 위치하는 것을 가능하게 한다. 또한, 확장부(1162)는 외부면(1170)에 상대적으로 반대로 향하고 평행한 제 2 외부면(1188)을 형성한다. 제 1 부슁 피스(1180a)는 부슁 표면(1190)을 형성하고, 이러한 표면은 확장부(1162)의 평행하게 반대로 향한 외부면(1188)과 거의 동일 평면에 있으며, 이에 의해 립 시일(1194)의 수직 구성요소(1192)가 확장부(1162)에 대해 위치하는 것을 가능하게 한다. 외부면(1170, 1188)은 확장부(1162)의 외부면을 형성할 수 있다.
또한, 시스템(1150)은 캐리어 구성요소(1124)에 상대적으로 립 시일(1174)을 위치시키고 커플링시키기 위한 리테이닝 구성요소(1196)를 포함한다. 또한, 시스템(1150)은 겔 물질(1198)을 포함한다. 겔 물질(1198)이 유체에 노출될 때, 겔 물질(1198)은 팽창하고 립 부분(1178)을 샤프트를 향해 또는 샤프트와 접촉하도록 추진한다. 겔 물질(1198)은 유체가 없는 경우에 수축하여 샤프트 및 립 부분(1178) 사이에서 갭(미도시)의 크기를 형성하거나 또는 증가시킨다.
도 12a는 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템(1200)의 단면도이다. 시스템(1200)은 제 1 피스(1202a) 및 제 2 피스(1202b)를 포함한 캐리어 구성요소(1202)를 포함한다. 시스템(1200)은 제 1 립 부분(1206a) 및 제 1 겔 물질(1208a)을 가진 제 1 시일(1204a)을 포함한다. 시스템(1200)은 제 2 립 부분(1206b) 및 제 2 겔 물질(1208b)을 가진 제 2 시일(1204b)(제 1 시일(1204a, 1204)과 함께 수집적으로)을 포함한다. 시스템(1200)은 샤프트(1210) 주위로 배치되고, 이는 (예를 들어 평행이동, 회전 또는 이들의 조합을 통해) 시스템(1200)에 상대적으로 이동할 수 있다.
이러한 시스템(1200)은 제 1 데브리스 가드(1212a) 및 제 2 데브리스 가드(1212b)(집합적으로 1212)를 포함한다. 제 1 데브리스 가드(1212a)는 제 1 구획(I)에 배치되고, 제 2 데브리스 가드(1212b)는 제 2 구획(II)에 배치된다(예를 들어 격벽 또는 다른 구조물에 의해 배 또는 선박 상에서 분리된 구획). 도 12a로부터 이해하는 것처럼, 제 1 데브리스 가드(1212a) 및 제 2 데브리스 가드(1212b)는 거의 동일하다. 제 1 데브리스 가드(1212a)는 제 1 데브리스 가드(1212a)가 설치될 때(예를 들어 캐리어 구성요소(1202)에 고정될 때) 샤프트(1210) 주위로 배치된 가요성 바디(1214a)를 형성한다. 가요성 바디(1214a)는 예를 들어 충격 이벤트 동안 샤프트(1219)가 반경 방향으로(예를 들어 y-축에 평행한 방향을 따라) 평행이동 하는 경우에 데브리스 가드(1212a)가 파손 없이 이동하는 것을 가능하게 한다. 일정한 실시예에서, 가요성 바디(1214a)는 탄성체 물질(예를 들어 플루오로탄성 물질)로 만들어진다. 또한, 가요성 바디(1214a)는 천(cloth) 물질 또는 예를 들어 금속성 본딩 또는 립과 같은 지지 구조물(미도시)로 강화된 천 물질로 만들어질 수 있다. 데브리스 가드(1212a)의 기능은 제 1 구획(I)의 먼지 또는 데브리스와 같은 물질 또는 오염 물질(미도시)의 양의 제 1 시일(1204a) 또는 제 2 시일(1204b)과 접촉하는 것을 막거나 또는 감소시키는 것이고 또는 제 2 구획(II)으로 통과하는 것을 막거나 또는 감소시키는 것이다.
제 1 데브리스 가드(1212a)는 외부 지름부(1216a) 및 내부 지름부(1218a)를 포함한다. 외부 지름부(1216a)는 캐리어 구성요소(1202)의 제 1 피스(1202a)에 의해 형성된 대응 표면(1222)과 상호작용하도록 표면(1220a)을 형성한다. 제 1 데브리스 가드(1212a)는 구조물(1224)과 함께 캐리어 구성요소(1202)의 제 1 피스(1202a)에 고정된다. 구조물(1224)은 외부 지름부(1216a)에 상대적으로 위치 가능한 환형 링일 수 있다. 일정한 실시예에서, 구조물(1224) 및 데브리스 가드(1212a)는 캐리어 구성요소(1202)에서 상응하는 보어(1228) 안으로 외부 지름부(1216a) 및 구조물(1224)을 통과하는 하나 이상의 고정 구성요소(1226)에 의해 캐리어 구성요소(1202)의 제 1 피스(1202a)에 고정된다. 고정 구성요소(1226)는 예를 들어 스크류, 볼트, 또는 리벳일 수 있다. 일정한 실시예에서, 구조물(1224)은 예를 들어 자기 인력과 같은 다른 기술을 이용하여 제 1 피스(1202a)에 커플링된다. 일정한 실시예는 구조물(1224)을 이용하지 않고 제 1 피스(1202)의 표면(1222) 및 인터페이스 표면(1220a) 사이에 접착제를 배치시킴에 의해 제 1 피스(1202)로 외부 지름부(1216a)를 커플링시키지 않는다. 이러한 기술의 조합은 또한 캐리어 구성요소(1202)에 대해 데브리스 가드(1212a)를 위치시키고 및/또는 고정시키는데 이용될 수 있다. 캐리어 구성요소(1202)는 채널(1229)을 포함하고, 이러한 채널은 도 8a의 시스템(800)의 작동 또는 도 9c-9d에 대해 설명된 격벽 구조물(960)의 작동과 유사하게 격벽(미도시) 또는 지지 구성요소(미도시)의 대응 표면(미도시)에 인터페이스하는 채널(1229)을 포함한다.
데브리스 가드(1212a)는 내부 지름부(1218a)에 상대적으로 위치한 시일링 부분(1230)을 포함한다. 시일링 부분(1230)은 포켓(1232), 립 부분(1234), 및 개구(1236)를 포함한다. 겔 물질(1238)은 포켓(1232) 내에 배치된다. 겔 물질(1238)이 유체(미도시)에 노출될 때, 예를 들면 유체는 개구(1236)를 통과하고, 겔 물질은 팽창하며 샤프트(1210)를 향해 또는 이와 접촉하도록 립 부분(1234)을 추진한다. 일정한 실시예에서, 립 부분(1234)은 낮은 마멸, 낮은 마찰 및/또는 낮은 부식 물질로 형성되거나 또는 코팅된다. 일정한 실시예에서, 시일링 부분(1230)은 백업 시일이다(예를 들어 제 1 시일(1204a) 또는 제 2 시일(1204b)에 상대적으로 제 2 시일로서 작용함).
데브리스 가스(1212a)는 내부 지름부(1218a)를 따라 확장부(1240a)를 포함한다. 시스템(1200)은 데브리스 가드(1212a)의 확장부(1240a)를 커플링하고 샤프트(1210)를 에워싸는 링(1242a)을 포함한다. 확장부(1240a)는 시일(1204) 및/또는 샤프트(1210)에 상대적으로 링(1242a)을 위치시키고 및/또는 정렬시킨다. 일정한 실시예에서, 링(1242a) 및 샤프트(1210) 사이에 작은 틈새가 있다. 또한, 링(1242a)은 예를 들어 TEFLON® 물질과 같은 경량 물질로 링이 만들어질 때 예를 들어 과도한 마멸을 일으키지 아니한 채로 샤프트(1210)와 접촉할 수 있다.
시스템(1200)은 캐리어 구성요소(1202)(예를 들어, 제 2 피스(1202b))의 내부 표면(1246)과 샤프트(1210) 사이에 배치된 정렬 링(1244)을 포함한다. 정렬 링(1244)은 내마모성, 저마찰성, 및/또는 낮은 부식성 물질, 예를 들어, TEFLON® 물질로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(1200)은 정렬 링(1244)이라기 보다는 베어링(도시되어 있지 않음) 세트를 포함한다. 예를 들어, 도 11A-11B의 복수의 베어링(1100)은 (예를 들어, 도 11B-11C에서 상기 기재된 바와 같이, 캐리어 구성요소(1202)의 적당한 변경시) 시스템(1200)과 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시스템(1200)은 제 1 시일(1204a) 및 제 2 시일(1204b)을 포함하지 않는다. 이러한 실시예에서, 상기 제 1 데브리스 가드(1212a) 및 제 2 데브리스 가드(1212b)는 제 1 구획 I으로부터 제 2 구획 II으로 지나가는 또는 그 역으로 지나가는 유체의 양을 줄이거나 차단한다. 이러한 실시예는, 예를 들어, 상기 시일링 구조물(예를 들어, 시일링 부분(1230a))을 가로질러 유지된 압력 차이가 상대적으로 낮은 곳에서 사용될 수 있다.
도 12B은 도 12A의 시스템(1200)의 일부의 입면도이다. 도 12B은 제 1 반원형 구조물(1250a) 및 제 2 반원형 구조물(1250b)(전체적으로, 1250)을 예시한다. 일 실시예에서, 구조물(1250)은 도 12 A의 고정 구조물(1224)이다. 구조물(1250)은, 예를 들어, 볼트, 스크루, 리벳, 페그, 또는 다른 기계적 죔쇠를 통해 캐리어 구성요소(도시되지 않음) 또는 지지 구성요소(도시되지 않음)에 상기 시스템(1200)을 고정시키기 위해 복수의 관통-홀(1252)을 포함하며, 여기서, 상기 볼트, 스크루, 리벳, 페그, 또는 다른 기계적 죔쇠들은 상기 캐리어 구성요소 또는 지지 구성요소에서의 관통-홀(1252) 및 상응하는 보어(도시되지 않음)를 통과한다. 제 1 구조물(1250a) 및 제 2 구조물(1250b)은, 데브리스 가드(1212) 및 링(1242a)에 의해 한정된 개구(1254)를 통과하는 상기 샤프트(도시되지 않음) 주위에 마운트를 용이하게 하도록 반원형이다.
도 12C는 본 발명의 관점을 구현하는 데브리스 가드(1260)의 단면도이다. 데브리스 가드(1260)는, 지지 구성요소(도시되지 않음) 또는 캐리어 구성요소(도시되지 않음)의 상응하는 표면(도시되지 않음)에 인터페이스 표면(1266)을 커플링하고 상기 데브리스 가드(1212)를 마운팅하는 것을 용이하게 하기 위해 관통-홀(1264)을 정의하는 외경 부분(1262)을 포함한다. 데브리스 가드(1260)는, 데브리스 가드(1260)의 내경 부분(1270)에 상대적으로 위치한 시일링 구조물(1268)에 커플링되어 있다. 시일링 구조물(1268)은 시일링 구조물(1268)의 포켓(1276) 내에 배치된 립 부분(1272) 및 젤 물질(1274)을 포함한다. 시일링 구조물(1268) 및/또는 립 부분(1272)은 탄성 물질로부터 만들어질 수 있다. 예시된 바와 같이, 시일링 구조물(1268)은 데브리스 가드(1260)의 바디(1278)와 상이한 물질로부터 형성된다. 일 실시예에서, 예를 들어 도 12A에 예시된 실시예에서, 데브리스 가드(1212a) 및 시일링 부분(1230)은 (예를 들어, 동일 물질로부터, 예컨대 탄성 물질로부터) 일체로 형성될 수 있다.
상기 젤 물질(1274)이 유체에 노출되는 경우에, 상기 젤 물질(1274)은 팽창되고, 샤트프(도시되지 않음)와 접촉하여 또는 이를 향해 립 부분(1272)을 추진시킨다. 유체가 없는 경우에(예를 들어, 건조된 경우), 상기 젤 물질(1274)은 수축되고, 상기 립 부분(1272)은 초기 또는 미변형 위치로 회귀된다. 상기 립 부분(1272)은 상기 샤프트와 체결될 수 있거나 상기 젤 물질(1274)에 의해 팽창 시 상기 샤프트와 형식적 접촉(nominally contact)될 수 있다.
상기 데브리스 가드(1260)는 또한 내경 부분 1270에 상대적으로 배치된 확장부(1280)를 포함한다. 상기 확장부(1280)는 링(1284)의 상응하게-성형된 포켓(1282) 내에 장착되는 모양이다. 상기 확장부(1280)는 상기 샤프트에 대해 고리(1284)를 정렬시키고/거나 위치시킨다.
도 12D는 클램핑 구조물(1288)을 포함하는 시스템(1286)의 입면도이다. 상기 시스템(1286)은 샤프트(1210)에 외접하는, 데브리스 가드(1212') 및 고리(1290)를 포함한다. 데브리스 가드(1212')는 도 12A의 데브리스 가드(1212) 또는 도 12C의 데브리스 가드(1260)일 수 있다. 상기 고리는 도 12A의 고리(1242a) 또는 도 12C의 고리(1284)일 수 있다. 상기 고리(1290)는 내마모성, 저마찰성, 및/또는 낮은 부식성 물질, 예를 들어, TEFLON® 물질로 만들어질 수 있다. 상기 클램핑 구조물(1288)은 데브리스 가드(1212') 또는 고리(1290)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 클램핑 구조물(1288)은 제 1 클램핑 섹션(1292a) 및 제 2 클램핑 섹션(1292b)(전체로 1292)을 포함하여 그 사이에 공간(1294)이 있다. 상기 클램핑 섹션(1292)은 조정가능한 커넥터 시스템 1296에 의해 함께 커플링되어 있다. 예시된 바와 같이, 커넥터 시스템(1296)은 제 1 클램핑 섹션(1292a) 및 제 2 클램핑 섹션(1292b)을 통과하는 볼트(1296a)를 포함한다. 너트(1296b)는 상기 볼트(1296a)에 고정되어 있다.
상기 시스템(1286)은 사고 제어(casulaty control)를 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 도시되지 않은 다른 시일링 구성요소의 재난적 불능의 발생시 추가 유체 누수의 제한 또는 제어를 위해 사용될 수 있다). 이러한 상황에서, 샤프트(1210)는 상기 샤프트가 움직인다면 정지되고, 상기 너트(1296b) 및/또는 볼트(1296a)는 조여지고, 사이의 거리 d를 줄이며, 이는 결과적으로 클램핑 섹션(1292) 사이의 거리 g를 줄인다. 상기 너트(1296b) 및/또는 상기 볼트(1296a)는, 상기 시스템(1286)이 상기 샤프트(1210)와 접촉될 때까지 조여진다(예를 들어, 고리(1290) 또는 데브리스 가드(1212')의 내경(1298)이 샤프트(1210)와 접촉되는 때까지 조여진다).
도 13은 본 발명의 측면을 구현하는 정렬 링 캐리어(1304)를 포함하는 시스템(1300)의 부분의 단면도이다. 상기 시스템(1300)은 캐리어 구성요소(1308) 및 정렬 링 캐리어(1304)를 포함한다. 상기 정렬 링 캐리어(1304)는 제 1 구성요소 또는 바디(1312) 및 제 2 구성요소 또는 바디(1316)를 포함한다. 상기 제 1 구성요소(1312)는 제 1 구성요소(1312)의 외주에 따라 배치된 외부 표면(1320)을 포함한다. 상기 외부 표면(1320)은, 캐리어 구성요소 1308의 상응하는 표면(1324)과 계면을 이룬다(예를 들어, 메이팅 및/또는 정렬). o-링(1328a-1328b)(전체로, 1330)의 세트는 제 1 구성요소(1312)의 외부 표면(1320)과 캐리어 구성요소(1308)의 상응하는 표면(1324) 사이에 배치되어 있다. o-링(1328a-1328b)의 세트는 제 1 구성요소(1312)에 의해 한정된 글루브(133Oa-1330b) 내에 하우징 된다. 일 실시예에서, 상기 o-링 세트는 캐리어 구성요소(1308)에 의해 한정된 글루브(도시되지 않음) 또는 캐리어 구성요소(1308) 및 제 1 구성요소(1312) 각각에 배치된 글루브(도시되지 않음)의 조합에 하우징 될 수 있다. o-링(1330)은 정렬 링 캐리어(1304)(예를 들어, 제 1 구성요소(1312))와 캐리어 구성요소(1308) 사이의 유체의 흐름을 줄이는 시일을 제공한다.
제 1 구성요소(1312)는 제 1 구성요소 1312의 외주를 따르는 채널(1332a)을 한정한다. 상기 캐리어 구성요소(1308)는 또한 캐리어 구성요소(1308)의 외주를 따르는 채널(1332b)을 한정한다. 일 실시예에서, 캐리어 구성요소(1308)는 환형을 한정한다. 제 1 구성요소(1312) 내 채널(1332a) 및 캐리어 구성요소(1308) 내 채널(1332b)은 함께 채널(1332)을 형성하며, 여기서 상기 채널은 지지 구성요소(도시되지 않음) 또는 벌크헤드(도시되지 않음)의 상응하는 표면(도시되지 않음)과 슬라이드 가능하게 체결되어 있다. 캐리어 구성요소(1308)는 또한 두 개의 글루브(1336a-1336b)를 한정한다. O-링(1338a-1338b)(일반적으로 1338)은 상기 지지 구성요소에 의해 한정된 상응하는 외부 표면(도시되지 않음)과 상기 캐리어 구성요소)(1308)의 내부 표면(1340) 사이의 시일을 만들기 위해 글루브(1336a-1336b) 내에 배치된다. 상기 o-링(1338a-1338b)은 유체가 흐르는 구획 I 내지 구획 II(및 이의 역)로의 잠재적 흐름 경로의 크기를 줄인다. 비록 도시되지 않았지만, 상기 제 1 구성요소(1312)는 또한, 상기 지지 구성요소의 외부 표면과 제 1 구성요소(1312) 사이의 시일링을 용이하게 하기 위한 o-링의 제 2 세트(도시되지 않음)를 하우징 하기 위해 채널(1332a)을 한정하는 표면(1342)에 대해 글루브 세터를 한정할 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 구성요소(1308) 및 제 1 구성요소(1312) 둘 모두는 시스템(1300)과 상기 지지 구성요소 사이의 시일링을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 상기 시스템과 지지 구성요소 사이의 갭(도시되지 않음)을 통해 구획 I 내지 구획 II의 흐름 경로를 줄이기 위해) 채널(1332) 내에 o-링을 포함한다.
정렬 링 캐리어(1304)의 제 2 구성요소(1316)는 제 1 구성요소(1312)에 고정되어 있다. 상기 제 2 구성요소(1316)는 제 1 구성요소(1312)의 상응하는 표면(1346)에 고정되어 있는 표면(1344)을 한정한다. 예를 들어, 복수의 볼트(도시되지 않음)는 제 2 구성요소 1316에 의해 한정된 복수의 관통-홀(도시되지 않음)을 통과할 수 있고 제 1 구성요소(1312)에 고정될 수 있어서 상대적으로 타이트한 메이팅 접촉으로 표면(1344 및 1346)을 가져온다.
제 1 구성요소(1312)는 내부 표면(1348)을 한정한다. 제 1 구성요소(1312)는 또한, 얼라이먼트(alignment) 또는 인터페이스 고리(1356)의 상응하는 구조물(1352a)을 수용하고/거나 메이팅하는 구조물(1350a)을 한정한다. 예시된 바와 같이, 구조물(135Oa)은 글루브이고 상기 상응하는 구조물(1352a)은 플랜지 또는 숄더이다. 제 2 구성요소(1316)는 상기 제 2 구성요소(1316)가 제 1 구성요소(1312)에 고정되는 경우에 제 1 구성요소(1312)의 내부 표면(1348)과 접촉되어 있는 표면(1358)을 한정한다. 제 2 구성요소(1316)는 정렬 링(1356)의 상응하는 구조물(1352b)을 수용하고/거나 메이팅하는 구조물(1350b)을 한정한다. 예시된 바와 같이, 상기 상응하는 구조물(1352b)은 플랜지이고, 상기 구조물(1350b)은 제 1 구성요소(1312) 및 제 2 구성요소(1316)의 조합에 의해 형성된 글루브이다. 특이적으로, 상기 제 2 구성요소(1316)가 제 1 구성요소(1312)에 고정되는 경우에, 제 2 구성요소(1316)의 표면(1358) 및 제 1 구성요소(1312)의 내부 표면(1348)은 글루브를 함께 형성시킨다.
정렬 링(1356)은 제 1 상응하는 구조물(1352a)로부터 제 2 상응하는 구조물(1352b)로 연장되는 외부 표면(1360)을 한정한다. 제 1 구성요소(1312) 및 제 2 구성요소(1316)는 도 13 내 정렬 링(1356)에 의해 차지된 공간을 함께 형성한다. 일 실시예에서, 제 1 구성요소(1312)에 제 2 구성요소(1316)를 고정시키는 것은 제 1 구성요소(1312)의 내부 표면(1348)에 정렬 링(1356)의 외부 표면(1360)을 고정시킨다. 제 1 구성요소(1312)에 제 2 구성요소(1316)를 고정시키는 것은 또한 상기 공간 내에 정렬 링(1356)을 한정시키다(예를 들어, 상기 정렬 링은 샤프트(1362)를 향해 y-축에 따른 방향으로 상기 제 1 구성요소로부터 멀리 이동되는 것이 제한된다).
일 실시예에서, 정렬 링(1356)은 정상 작업 중 또는 충격 발생 중, 샤프트(1362)를 접촉하는 시스템(1300)의 제 1 구성요소이다. 따라서, 상기 정렬 링은, 상기 시스템(1300)의 다른 구성 요소 전에 마모 및/또는 불능이 쉽게 될 수 있다. 상기 정렬 링(1356)은, 작업 수명을 늘리기 위해, 내마모성 물질, 예컨대 TELFON®으로 코팅되거나 이로부터 만들어질 수 있다. 정렬 링(1356)이 상기 시스템(1300)의 다른 구성요소 전에 마모되거나 보수를 요구하거나 교체를 요구하는 경우에, 정렬 링 캐리어(1304)를 통해 정렬 링(1356)은, 전체 시스템의 전체 분해를 요구함 없이 교체될 수 있다(예를 들어, 상기 지지 구조물 또는 벌크헤드로부터 상기 캐리어 구성요소(1308)를 제거함 없이 상기 제 2 구획 II로부터 정렬 링 캐리어(1304) 및 제 2 구성요소(1316)를 어세스함에 의해 교체될 수 있다).
시스템(1300)은 또한 시일링 시스템(1364)을 포함한다. 상기 시일링 시스템(1364)은 제 1 립 부분(1368a)을 포함하는 제 1 립 시일(1366a)을 포함하고, 제 2 립 부분(1368b)뿐만 아니라 제 1 젤 물질(1370a) 및 제 2 젤 물질(1370b)(일반적으로 1370)을 포함하는 제 2 립 시일(1366b)을 포함한다. 상기 젤 물질(1370)은 단단한 열린 셀 폼에 엠베드될 수 있거나 소프트 개방 셀 폼에 엠베드될 수 있다. 예시된 바와 같이, 젤 물질(1370)은 개방 셀 폼에 엠베드 된다. 상기 개방-셀 폼은 유체-투과성 물질이며, 여기서 상기 물질은 부분적으로 유체를 흡수하고 상기 유체가 젤 물질(1370a-1370b)과 상호작용되도록 하며, 젤 물질(1370a-1370b)의 팽창을 일으킨다. 상기 시일링 시스템(1364)은, 유체에 노출에 반응하여 시일(120a-120b)과 유사하게 행동한다(예를 들어, 상기 젤 물질(1370a-1370b)은 샤프트(1362)와 접촉하거나 이를 향해, 립 부분(1368a-1368b), 각각을 추진시킨다).
제 1 리테이닝 구성요소(1372a)는, 캐리어 구성요소(1308)에 제 1 립 시일(1366a) 및 제 1 젤 물질(1370a)을 커플링 시킨다. 제 2 리테이닝 구성요소(1372b)는 캐리어 구성요소(1308)에 제 2 립 시일(1366b) 및 제 2 젤 물질(1370b)을 커플링 시킨다. 상기 제 1 리테이닝 구성요소(1372a) 및 제 2 리테이닝 구성요소(1372b)는 캐리어 구성요소(1308)에 립 시일(1366a-1366b)(일반적으로 1366) 및 젤 물질(1370)을 커플링 시킨다. 상기 립 시일(1366) 및 젤 물질(1370)은 억지 끼워 맞춤(interference fit)(예를 들어, 직경 억지 끼워 맞춤), 기계적 맞춤(예를 들어, 기계적 죔쇠(1374)를 사용하여, 예컨대 볼트 또는 스크루를 사용하여 캐리어 구성요소(1308)에 상기 리테이닝 구성요소(1372a-1372b)(일반적으로 1372)를 조임)), 접착제 맞춤(예를 들어, 본드 결합에 의함), 또는 이들의 맞춤 기술의 조합을 통해 상기 캐리어 구성요소에 커플링될 수 있다. 캐리어 구성요소(1308)로의 립 시일(1366) 및 젤 물질(1370)을 커플링 하기 위한 다른 기술은 사용될 수 있다. 상기 시스템(1300)은 도 8A-8C에서 상기 기재된 시스템(800)에 대안적이거나 보완적이며, 여기서, 캐리어 구성요소(808)의 확장부(860)는 교체되어 있고/거나 바뀌어 있어서, 정렬 링 캐리어(1304)를 수용하고 있다. 시스템(1300)에서 유사한 구성요소를 가지는 시스템(800)에서의 구성요소의 도 8A-8C에 대해서 논의는 도 13에서 통합되어 있다.
도 14는 본 발명의 측면들을 구현하는 예시적 정렬 링 캐리어 시스템(1400)의 전개된 단면도이다. 시스템(1400)은 외주를 따라 채널(1408)을 한정하는 제 1 구성요소(1404)를 포함한다. 제 1 구성요소(1404)는 또한 정렬 링(1420)의 상응하는 표면(1416)과의 메이팅 관계를 위해 내부 표면(1412)을 한정한다. 제 1 구성요소는 정렬 링(1420)의 상응하는 구조물(1428)을 수용하고 이와 인터페이스를 위한 제 1 제한 구조물(1424)을 한정한다. 시스템(1400)은 제 1 구성요소(1404)의 상응하는 표면(1440)과의 인터페이스를 위한 표면(1436)을 포함하는 제 2 구성요소(1432)를 포함한다. 제 2 구성요소(1432)는 정렬 링(1420)의 상응하는 구조물(1428b)을 수용하고 이와 인터페이스를 위한 제한 구조물(1444)을 포함한다. 도 13의 제 1 구성요소(1312)와 마찬가지로, 제 1 구성요소 1404의 제한 구조물(1424)은 제 1 구성요소(1404)에 의해 한정된 글루브이며; 정렬 링(1420)의 상응하는 구조물(1428a)은 숄더 또는 플랜지이다. 제 2 구성요소(1432)의 상기 제한 구조물(1444)은 제 2 구성요소(1432)에 의해 한정된 글루브이며, 정렬 링(1420)의 상응하는 구조물(1428b)은 숄더 또는 플랜지이다. 제 2 구성요소(1432)가 제 1 구성요소(1404)에 고정되는 경우에, 구조물(1428a)은 제 1 구성요소(1404)의 제한 구조물(1424) 내 및/또는 대항하여 피팅되고, 상기 구조물(1428b)은 제 2 구성요소(1432)의 제한 구조물(1444) 내 및/또는 대항하여 피팅 되어서 정렬 링(1420)을 구속하거나 캡처한다. 제 1 구성요소(1404)에 제 2 구성요소(1432)를 고정시키는 것은, 또한, 제 1 구성요소(1404)의 내부 표면(1412)에 대해 정렬 링(1420)의 표면(1416)을 고정시킬 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 정렬 링(1420)은 "T-모양" 단면 프로필을 한정한다. 상이한 기하 구조의 단면 프로필을 가진 정렬 링은, 또한 사용될 수 있다. 일 예는 "T-모양" 단면 프로필일 것이며, 여기서 정렬 링(1420)의 일부 부분은 숄도 또는 플랜지로의 정상 방향으로 연장되어 있다. 또 다른 예에서, 정렬 링(1420)은 사다리꼴 또는 직사각형 단면 프로필을 한정할 수 있어서, 비-수평 표면은 제 1 및 제 2 구성요소의 각각의 상응하는 구조물(예를 들어, 메이팅 표면)에 의해 제한된 상기 정렬 링의 상기 구조물을 한정한다. 이러한 실시예에서, 억지 끼워 맞춤, 마찰, 본딩(bonding) 또는 이러한 기술들의 조합은, 상기 정렬 링이 상기 샤프트(도시되지 않음)와 인터페이스 되도록 하면서, 상기 정렬 링을 한정하기 위해, 상기 정렬 링 캐리어(예를 들어, 상기 제 1 구성요소에 제 2 구성요소를 고정시키는 것은 공간(예를 들어, 사다리꼴 또는 직사각형 공간)을 만든다)에 대해 상기 정렬 링을 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 원형 또는 타원체 단면 프로필을 가지는 정렬 링은 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 또는 제 2 구성요소의 상기 제한 구조물은, 상기 정렬 링이 상기 샤프트와 인터페이스될 수 있으면서, 상기 정렬 링을 한정하는 공간(예를 들어, 원형 또는 타원형 공간)을 함께 형성하는 상응하는 표면일 수 있다. 상기 정렬 링을 위한 대안적 기하구조(및 상응하는 제한 구조물)는 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명은 특이적 실시예를 참조하여 특별히 기재되고 도시되어 있지만, 당업자는, 형태 및 세부 내용의 여러 변형은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 취지로부터 벗어남 없이 이뤄질 수 있음은 이해될 것이다.

Claims (99)

  1. 유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템으로서,
    환형 지지대로서, 격벽에 대해 고정되고 상기 격벽 및 상기 환형 지지대를 통해 연장하는 회전 샤프트를 중심으로 고정되는, 환형 지지대;
    상기 회전 샤프트로부터 이격되어 상기 회전 샤프트를 중심으로 배치되는 내부 정렬 링을 포함한 환형 캐리어로서, 내부에 상기 환형 지지대를 수용하는 채널을 형성하는 내부면을 포함하고, 상기 환형 지지대에 대해 환형 코너를 밀봉하기 위해 환형 지지대의 외부면과 마찰적으로 메이트(mated with)되는 오링을 각각 지지하는 대향 측면 그루브를 포함하며, 상기 회전 샤프트가 상기 정렬 링과 접촉할 때 상기 환형 지지대에 대해 이동 가능한, 환형 캐리어;
    환형 캐리어 상에서 지지되는 립 시일의 쌍으로서, 상기 정렬 링의 각각의 측면에 하나씩 위치하며, 각각의 립 시일은 상기 환형 캐리어와 접하는 부분 및 회전 샤프트로부터 이격된 립 부분 사이에서 외부로 향한 포켓을 포함하는, 립 시일의 쌍;
    상기 캐리어의 각각의 측면에 하나씩 메이트되는 환형 리테이너(retainer)로서, 각각의 리테이너는 각각의 립 시일의 포켓에 포움 바디를 지지하는, 환형 리테이너; 및,
    각각의 포움 바디는 유체가 존재하는 경우에 상기 포움 바디를 팽창시키도록 구성된 겔 물질을 포함하여, 상기 회전 샤프트에 대해 상기 환형 캐리어를 밀봉하기 위해 상기 립 시일의 립 부분으로 하여금 상기 회전 샤프트의 둘레와 접촉하게끔 하는 포움 바디;를 포함하는
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  2. 유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템으로서,
    환형 지지대로서, 격벽에 대해 고정되고 그리고 상기 격벽 및 상기 환형 지지대를 통해 연장하는 회전 샤프트를 중심으로 고정되는, 환형 지지대;
    상기 회전 샤프트로부터 이격되어 상기 회전 샤프트를 중심으로 배치되는 내부 정렬 링을 포함한 환형 캐리어로서, 상기 환형 캐리어는 상기 회전 샤프트가 상기 정렬 링에 접촉할 때 상기 환형 지지대에 대해 이동 가능하며 상기 환형 지지대에 대해 밀봉적으로 메이트되는, 환형 캐리어;
    환형 캐리어 상에서 지지되는 립 시일으로서, 상기 정렬 링의 대향 측면 상에 위치하며, 각각의 립 시일은 상기 환형 캐리어와 접하는 부분 및 회전 샤프트로부터 이격된 립 부분 사이에서 외부로 향한 포켓을 포함하는, 립 시일;
    상기 캐리어의 각각의 측면에 하나씩 메이트되는 환형 리테이너로서, 각각의 리테이너는 각각의 립 시일의 포켓에 포움 바디를 지지하는, 환형 리테이너; 및,
    각각의 포움 바디는 유체가 존재하는 경우에 상기 포움 바디를 팽창시키도록 구성된 겔 물질을 포함하여, 상기 회전 샤프트에 대해 상기 환형 캐리어를 밀봉하기 위해 상기 립 시일의 립 부분으로 하여금 상기 회전 샤프트의 둘레와 접촉하게끔 하는 포움바디;를 포함하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 캐리어는 상기 환형 지지대의 내부에 부분적으로 위치하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 환형 캐리어는 상기 환형 지지대의 내부면과 마찰적으로 메이트되는 오링을 각각 지지하는 대향 측면 그루브를 포함하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 환형 캐리어는 내부에 상기 환형 지지대를 수용하는 채널을 형성하는 내부면을 포함하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 내부면은 상기 환형 지지대의 외부면과 마찰적으로 메이트되는 오링을 각각 지지하는 대향 그루브를 포함하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    각각의 환형 리테이너는 유체가 상기 포움 바디를 접촉하도록 관통하는 이격된 슬롯을 포함하는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 포움 바디가 팽창되지 않을 때 상기 정렬 링은 각각의 립 시일의 립 부분보다 샤프트에 더 가까운,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 겔 물질은 유체가 없는 경우에 수축하도록 구성되어 상기 샤프트에 대해 이격된 관계로 상기 립 시일의 립 부분을 복귀시키는,
    유체 활성화 샤프트 격벽 시일 시스템.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7828299B2 (en) * 2004-11-22 2010-11-09 Mide Technology Corporation Fluid-activated shaft seal
US8419020B2 (en) * 2004-11-22 2013-04-16 Mide Technology Corporation Fluid activated shaft seal
DE102009026711A1 (de) * 2009-06-04 2010-12-09 Robert Bosch Gmbh Wellendichtring
KR101125238B1 (ko) * 2009-08-11 2012-03-21 주식회사 에스.제이테크 더스트 시일 링
US8608172B2 (en) * 2010-04-13 2013-12-17 Mide Technology Corporation Bulkhead seal
US20140161655A1 (en) * 2011-07-08 2014-06-12 Edward L. Simonds Pump
US9169929B2 (en) * 2013-03-15 2015-10-27 Little Engine, LLC Conformal wear-resistant seal
US20160305554A1 (en) 2015-04-17 2016-10-20 Mide Technology Corporation Stern tube seal system
KR102387229B1 (ko) 2017-09-21 2022-04-15 엔오케이 가부시키가이샤 밀봉 링
US10900483B2 (en) 2018-07-03 2021-01-26 Weatherford Technology Holdings, Llc Wiper ring assembly with energizing member
CN108506497B (zh) * 2018-07-06 2023-12-22 中国科学院上海高等研究院 一种塑性密封圈及带有塑性密封圈的停机密封装置
CN110553059B (zh) * 2019-09-19 2024-04-19 宁波卓尔液压技术有限公司 一种挖机电磁阀
CN115158626B (zh) * 2022-06-30 2024-06-04 铁岭市机械橡胶密封件有限公司 一种舰艇隔舱用密封装置及方法
DE102023102813A1 (de) 2023-02-06 2024-08-08 Geislinger Group Gmbh Dichtungseinrichtung für eine Wellendurchführung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4121193A1 (de) 1991-06-27 1993-01-14 Dynamit Nobel Ag Dichtungsvorrichtung
JP2003083456A (ja) 2001-09-10 2003-03-19 Kawasaki Steel Corp 軸受密封装置

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2185790A (en) * 1937-08-07 1940-01-02 Victor Mfg & Gasket Co Double wipe fluid seal
US2565923A (en) 1945-12-12 1951-08-28 Hydraulic Equipment Company Wiper ring assembly
US2866670A (en) * 1955-06-16 1958-12-30 Transall Inc Seal for anti-friction bearings and the like
US2849070A (en) 1956-04-02 1958-08-26 Union Oil Co Well packer
US3413008A (en) 1965-01-26 1968-11-26 Sealol Shaft seal
NL6610389A (ko) 1965-07-26 1967-01-27
US3945650A (en) * 1974-09-18 1976-03-23 Innovatex Corporation Lip seal assembly
US3948531A (en) 1975-04-24 1976-04-06 Crane Packing Company Bulkhead seal
US4188039A (en) 1975-07-30 1980-02-12 Fmc Corporation Bulkhead shaft seal
JPS5325666A (en) 1976-08-23 1978-03-09 Kasei Co C I Self swelling waterstopping material production method
US4182518A (en) 1978-02-03 1980-01-08 Pilgrim Engineering Developments Limited Sealing arrangements
US4323287A (en) 1979-10-03 1982-04-06 The Torrington Company Bearing seal
GB2072278B (en) 1980-03-18 1983-10-05 Angus George Co Ltd Rotary fluid seals
AU527122B2 (en) 1980-10-17 1983-02-17 Hayakawa Rubber Co. Ltd. Reclaimed butyl rubber water stopper
DE3106318C1 (de) * 1981-02-20 1982-09-30 Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag Hamburg Und Kiel, 2300 Kiel Abdichtungsanordnung mit Kuehleinrichtung
ES8401591A1 (es) 1981-11-21 1983-11-16 Crane Packing Ltd Sistema para producir un cierre hermetico en el paso de un elemento rotatorio a traves de un tabique divisorio.
US4449719A (en) 1982-04-01 1984-05-22 John Crane Houdaille, Inc. Emergency seal
JPS60192167A (ja) 1984-03-12 1985-09-30 Nichirin Gomme Kogyo Kk 水用構造物のパツキン
DE3409981A1 (de) 1984-03-19 1985-09-26 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim Dichtung
US4643439A (en) 1985-10-02 1987-02-17 Ingersoll-Rand Company Seal for relatively rotatable parts
AU582901B2 (en) 1985-10-07 1987-04-09 C.I. Kasei Co., Ltd. A waterstop
JPS6387309A (ja) 1986-09-30 1988-04-18 Kinugawa Rubber Ind Co Ltd グラスランウエザ−ストリツプ
US4954084A (en) 1989-09-06 1990-09-04 Marine Hardware, Inc. Shaft-grounding stuffing box cover
US5176677A (en) 1989-11-17 1993-01-05 Sonokinetics Group Endoscopic ultrasonic rotary electro-cauterizing aspirator
US5024450A (en) 1989-12-05 1991-06-18 Rexnord Corporation Seal cartridge assembly
US5216840A (en) 1991-01-30 1993-06-08 Andrews Zenas B Resilient fluid tight seal
US5125502A (en) 1991-04-08 1992-06-30 Foster Raymond K Drive mechanism for a reciprocating floor conveyor
US5096356A (en) 1991-04-08 1992-03-17 Foster Raymond K Reciprocating floor conveyor in a receptacle for a liquid laden material
DE4222564C2 (de) 1992-07-09 2001-12-13 Blohm & Voss Ind Gmbh Abdichtungsanordnung von Propellerantrieben für Schiffe mit zwei konzentrischen gegenläufigen Propellerwellen
US5639098A (en) 1994-10-03 1997-06-17 Duramax, Inc. Adjustable seal for propeller drive shaft
US6130304A (en) 1996-05-14 2000-10-10 Sanyo Chemical Industries, Ltd. Water-absorbent or water-retention material and production method thereof
JPH1073188A (ja) 1996-08-30 1998-03-17 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 推進管の継手構造
DE19736431C2 (de) 1997-08-21 2003-01-02 Bruss Dichtungstechnik Statische Dichtungsanordnung
JP3707929B2 (ja) 1998-05-21 2005-10-19 タイガースポリマー株式会社 窓枠シール方法
US6173964B1 (en) * 1998-07-07 2001-01-16 Greene, Tweed Of Delaware, Inc. Seal assembly with backup elements having coil springs positioned therein
US6240321B1 (en) 1998-08-12 2001-05-29 Cardiac Pacemakers, Inc. Expandable seal for use with medical device and system
US6254102B1 (en) 1998-11-06 2001-07-03 Mcnish Corporation Seal device having a flexible finger seal member
US6234910B1 (en) 1999-10-20 2001-05-22 Ovako Couplings Ab Shaft coupling arrangement
DE10135533B4 (de) 2001-07-20 2007-04-12 Mosmatic Ag Drehgelenk für Hochdruckvorrichtungen für die Verbindung eines nicht drehenden Teiles mit einem drehenden Teil
US6524151B1 (en) 2001-08-03 2003-02-25 Decio Carlos Clemente Shaft seal system
DE10149952C2 (de) 2001-10-10 2003-10-09 Univ Dresden Tech Zwischenlage zur Verbesserung des Tragekomforts eines am oder im Körper getragenen Gebrauchsgegenstandes
US6702300B1 (en) 2002-01-11 2004-03-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High temperature seal for large structural movements
GB2417993A (en) 2004-09-10 2006-03-15 Boc Group Plc A shaft seal for sealing between a rotary shaft and a housing
US7313829B1 (en) 2004-10-29 2008-01-01 Payload Systems, Inc. Sealing device for body suit and sealing method using hydrogels
ES2385350T3 (es) 2004-11-22 2012-07-23 Midé Technology Corporation Sello de palier activado por fluidos
US7828299B2 (en) 2004-11-22 2010-11-09 Mide Technology Corporation Fluid-activated shaft seal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4121193A1 (de) 1991-06-27 1993-01-14 Dynamit Nobel Ag Dichtungsvorrichtung
JP2003083456A (ja) 2001-09-10 2003-03-19 Kawasaki Steel Corp 軸受密封装置

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KR20110023879A (ko) 2011-03-08
US7828299B2 (en) 2010-11-09
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US20080303218A1 (en) 2008-12-11
ES2748818T3 (es) 2020-03-18
EP2283258A1 (en) 2011-02-16

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