KR102253250B1

KR102253250B1 - 피스톤용 밀봉 장치

Info

Publication number: KR102253250B1
Application number: KR1020167003008A
Authority: KR
Inventors: 비아니 라비
Original assignee: 비아니 라비
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2021-05-17
Also published as: EP3025060B1; FR3009037A1; CN105473855A; JP2016530438A; CA2918138C; ES2625840T3; FR3009037B1; KR20160033712A; CN105473855B; WO2015011358A9; WO2015011358A1; CA2918138A1; AU2014294907A1; EP3025060A1; AU2014294907B2; JP6476178B2

Abstract

고정된 스커트(5)가 실린더(8) 내에서 이동하는 피스톤(2)용의 밀봉 장치(1)는, 압력 전달 채널(10)에 의해 축방향으로 횡단하고 기계식 스커트간 접속부(7)에 의해 고정된 스커트(5)에 접속된 슬라이딩 스커트(6), 상기 스커트(5, 6) 사이에 밀봉 방식으로 개재되고, 그의 내부 원통형 세그먼트 면(12)에 압력 전달 채널(10)을 통해서 유체(36)의 압력이 적용될 때 실린더(8)와 접촉할 수 있는 확장성 연속 세그먼트(9), 및 상기 스커트(5, 6)를 더 가깝게 하고 상기 스커트(5, 6) 사이에 확장성 연속 세그먼트(9)를 축방향으로 압축시키는 슬라이딩 스커트 스프링(16)을 포함한다.

Description

피스톤용 밀봉 장치{SEALING DEVICE FOR PISTON}

본 발명은 특히 고압 하에 작동하는 임의의 피스톤에 적합한 피스톤용 밀봉 장치에 관한 것이다.

피스톤은 특히 기체를 압축시키거나, 액체를 펌핑하거나, 기체의 팽창에 기인한 작업을 합치거나, 압력 하의 액체의 흐름을 기계적 일로 변형시키는 많은 기계에서 이용된다.

피스톤의 밀봉과 상기 밀봉을 얻기 위하여 이용되는 수단에 의해 발생되는 마찰 손실 간에 허용 가능한 절충안을 발견하는 것은 어렵다. 사실상, 피스톤용 밀봉 장치의 최종 에너지 밸런스는 주로 포함될 수 없는 누설물 및 발생되는 마찰력으로 인한 에너지 손실의 합계로부터 기인된다.

최저 가능한 마찰 손실을 발생시키면서 가능한 한 타이트하게 피스톤을 밀봉시키는 것을 필요로 하는 대부분의 요구되는 응용은, 축방향 혹은 반경방향 피스톤을 구비한 고압 또는 심지어 매우 고압 오일 펌프, 특히 유압 전달 시스템을 위하여 의도된 것들을 포함한다.

밀봉을 달성하기 위하여, 방법은, 피스톤과 그의 실린더 사이에 작은 유격(clearance)을 제공하는 단계로 구성된다. 상기 유격은 기계가공의 정밀도에 의해 얻어진다. 이 접근법은 수십 내지 수백 바의 압력에서 효과적인데; 하지만, 매우 높은 압력, 예를 들어, 1500 또는 2000 바(bar) 하에서, 상기 접근법은 상기 매우 높은 압력이 적용되는 경우 상승된 오일 누출률을 초래하고, 피스톤이 수용되는 실린더의 직경은 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 공칭 유격이 상당히 증가하도록 증가된다.

대안은 피스톤의 주변에 배열된 홈에 수용된 밀봉부를 제공하는 단계로 구성된다. 그럼에도 불구하고, 앞서 언급된 매우 높은 압력 하에, 상기 밀봉부가 그의 홈에서 변형되어, 실린더에 고압을 가하고, 그리고 장착된 오일 펌프의 최종 출력을 저해하는 높은 마찰 손실을 발생한다. 또한, 실린더의 직경이 압력과 함께 증가함에 따라서, 상기 밀봉부는 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 보다 큰 유격으로 요구되는 밀봉을 확보해야 하며, 이것은 압력의 작용 하에 상기 밀봉부를 압출시키고 상기 밀봉부의 파괴를 초래하는 경향이 있다.

다른 접근법은 피스톤을 구비한 오일 펌프를 제공하는 것으로 구성되되, 피스톤의 본체의 전부 혹은 일부는 상기 피스톤이 이동하는 실린더에 압력이 적용되는 것에 견줄만한 변형으로 상기 본체에 압력이 적용되도록 강성을 지닌다. 이 접근법은 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 작은 유격을 유지하게 하는 것이 가능하고 예를 들어 그의 "부상 컵"(floating cup) 유압 펌프를 제조하기 위하여 "INNAS" 컴퍼니에 의해 채용되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 상기 접근법은 상기 실린더의 그리고 상기 피스톤의 재료에 과도한 제약을 초래하는 - 고압 범위에서- 피스톤의 본체의 것과 실질적으로 견줄만한 강성을 지니는 실린더로 작용할 뿐이라고 하는 결점을 지닌다.

컵 세그먼트들은 상기 컵의 영역 내 오일 누출률이 과도하므로 매우 고압 하에 작동하는 피스톤에 대해서 적합하지 않다는 점에 유의해야 한다. 또한, 상기 컵은 실린더의 직경이 상기 압력의 작용 하에 증가함에 따라서 더 커진다. 이것은 장착된 오일 펌프의 용적 효율을 저감시킨다. 게다가, 상기 실린더의 벽 상에 상기 세그먼트에 의해 가해지는 압력이 상기 압력이 상승함에 따라서 더 커진다. 이 후자의 효과는 상기 세그먼트와 상기 실린더 간의 접촉 영역에서의 마찰 손실을 증가시키고, 이는 상기 오일 펌프의 기계적 효율을 저감시킨다.

특히 일반적으로 피스톤과, 그리고 고압 오일 펌프의 피스톤과 연관된 이들 상이한 문제점을 해소하기 위하여, 특히, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 이용되는 실시형태에 따라서 하기를 가능하게 한다:

압력이 실린더에 적용되는 상당한 변형에도 불구하고 2000 바 이상까지의 매우 높은 압력 하에 배치된 유체를 상기 피스톤이 수용하는 경우를 포함하여, 임의의 피스톤과 이와 공동-동작하는 실린더 간에 높은 밀봉도를 강인하고 내구성 있는 방식으로 달성하는 것;

상기 피스톤 상에 그리고 상기 피스톤이 공동-작동하는 실린더 상에 유체가 가하는 압력에 관계 없이 작은 혹은 중등도의 마찰 손실을 발생시키는 것.

또한, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 적절한 제조 비용을 갖도록 하기 위하여 제공되며, 어떠한 복잡한 실행 공정 혹은 값비싼 재료를 사용하지 않는다.

당업자에게 공지된 오일 펌프의 반경방향 또는 축방향 피스톤에 대한 그의 적용에 부가해서, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 임의의 기계 혹은 장치에 적용될 수 있으며, 상기 기계 또는 상기 장치는 펌프, 엔진 혹은 잭, 또는 예를 들어, 압력 분배기 또는 부스터(booster)이지만, 이들로 제한되지 않는 것임을 알 수 있다. 본 발명에 따른 밀봉 장치는 또한 실린더와 또는 상기 피스톤에 대해서 상보적인 형상인 기타 임의의 오목한 형상과 밀봉을 형성하고 그리고 기체, 액체 또는 반고체 요소를 수용하는 것이면 어떤 것이라도 임의의 유형의 임의의 피스톤에 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 설명 부분에 그리고 직접 또는 간접적으로 주된 청구항에 종속되는 종속 청구항에 기술되어 있다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 단부들 중 하나가 적어도 유체 챔버에 의해 폐쇄된 실린더 내에서 이동하는 피스톤을 위하여 제공되되, 상기 피스톤은 적어도 하나의 피스톤 헤드를 포함하고, 상기 피스톤 헤드는 적어도 하나의 고정된 스커트를 포함하고, 한편으로는 임의의 기계식, 유압식 또는 공압식 전달 수단에 힘을 가하기 위하여 피스톤 지지면을, 그리고 다른 한편으로는 유체 챔버에서 나와 유체의 압력을 입수할 수 있는 압축면을 구비하며, 상기 장치는, 하기를 포함한다:

압축면의 측면 상에서 그리고 헤드의 축에서 피스톤 헤드의 연장부에 배치된, 작은 유격을 가진 채 실린더에 수용된 원통 형상의 적어도 하나의 슬라이딩 스커트로서, 상기 헤드에 대해서 길이방향 병진 운동으로 이동할 수 있게 하는 기계식 스커트간 접속부(mechanical inter-skirt connection)에 의해 상기 헤드에 접속되어 있는, 상기 슬라이딩 스커트;

슬라이딩 스커트 내측에 배열되어 축 방향으로 해당 슬라이딩 스커트를 통해서 바로 통과하는 적어도 하나의 압력 전달 채널;

고정된 스커트와 슬라이딩 스커트 사이에 개재된, 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 세그먼트(extensible continuous segment)로서, 압력 전달 채널을 통해서 유체의 압력이 적용되는 내부 원통형 세그먼트 면, 실린더와 접촉 가능한 외부 원통형 세그먼트 면, 고정된 스커트와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는, 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면, 및 슬라이딩 스커트와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면을 포함하는, 상기 확장성 연속 세그먼트; 및

슬라이딩 스커트를 고정된 스커트에 더 가깝게 하고 확장성 연속 세그먼트를 축방향으로 압축시키는 경향이 있는 적어도 하나의 슬라이딩 스커트 스프링.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 슬라이딩 스커트에 축방향으로 배열된 맨드릴 오리피스(mandrel orifice)와 공동-작동하고 압축면과 일체인 맨드릴로 이루어진 기계식 스커트간 접속부를 포함하되, 상기 맨드릴은 상기 오리피스 내에 수용된다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는, 한편으로는 맨드릴의 단부 상에 그리고 다른 한편으로는 슬라이딩 스커트 상에 지지된 탄성 와셔인 슬라이딩 스커트 스프링을 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 실린더의 내경보다 실질적으로 작은 외경을 가진 적어도 하나의 부상판(floating plate)을 포함하되, 상기 부상 판은 확장성 연속 세그먼트와 고정된 스커트 사이에 또는 상기 세그먼트와 슬라이딩 스커트 사이에 직접 또는 간접적으로 개재되고, 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면 및/또는 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면이 상기 판과 밀봉 접촉 상태로 유지되는 한편, 상기 판은 적어도 하나의 축방향 판 오리피스에 의해 횡단되어 상기 기계식 스커트간 접속부가 상기 판을 통과할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 부상판을 포함하되, 해당 부상판은 슬라이딩 스커트에 대해서 또는 고정된 스커트에 대해서 상기 판을 반경방향으로 센터링시키는 경향이 있는 특히 도 8에서 볼 수 있는 판 센터링 수단을 포함하며, 상기 수단은 상기 스커트의 한쪽 혹은 다른 쪽 상에 또는 기계식 스커트간 접속부 상에 직접 또는 간접적으로 지지된다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 부상판을 포함하되, 해당 부상판은 슬라이딩 스커트에 대해서 또는 고정된 스커트에 대해서 확장성 연속 세그먼트를 반경방향 센터링시키기 위하여 공동-작동하는 세그먼트 홈을 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 고정된 스커트를 포함하되, 해당 고정된 스커트는 상기 스커트의 외부 원통형 표면 상에 배열된 스크레이퍼 홈(scraper groove)에 수용된 적어도 하나의 스크레이퍼 세그먼트를 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 적어도 하나의 축방향 미세-누설 홈을 포함하는 외부 원통형 세그먼트를 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 고정된 스커트 및/또는 슬라이딩 스커트와 밀봉부를 직접 또는 간접적으로 생성하기 위하여 가요성 재료로 만들어진 적어도 하나의 원형 밀봉 조인트와 공동-작동하는 내부 원통형 세그먼트 면을 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 고정된 스커트에 가장 가까운 내부 원통형 세그먼트 면의 길이의 축방향 부분을 포함하되, 상기 축방향 부분은, 확장성 연속 세그먼트가 슬라이딩 스커트의 측면 상에서보다 고정된 스커트의 측면 상에서, 그의 축방향 길이 전체에 걸쳐서, 반경 방향으로 덜 두껍고 덜 강성인 한편, 그 부분에 대한 외부 원통형 세그먼트 면이 상기 세그먼트의 축방향 길이의 전체에 걸쳐서 대략 동일한 직경을 유지하는 방식으로 슬라이딩 스커트에 가장 가까운 상기 내부 원통형 면의 길이의 축방향 부분보다 평균적으로 더 큰 직경을 지닌다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 언로킹 세그먼트(extensible continuous unlocking segment)를 포함하되, 해당 확장성 연속 언로킹 세그먼트는, 그의 외경이 실린더의 내경보다 실질적으로 작으며 두 확장성 연속 세그먼트 사이에 직접 또는 간접적으로 개재되되, 상기 확장성 연속 언로킹 세그먼트는 압력 전달 채널을 통해서 유체의 압력이 적용되는 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면, 실린더와 함께 더 가깝게 될 수 있는 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면 및 상기 두 확장성 연속 세그먼트 중 하나와 밀봉 접촉 상태로 직접 또는 간접적으로 각각 유지되는 2개의 축방향 언로킹 세그먼트 면을 포함한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 슬라이딩 스커트를 포함하되, 상기 슬라이딩 스커트는 해당 스커트에 대해서 확장성 연속 세그먼트를 센터링시키기 위하여 내부 원통형 세그먼트 면과 공동-작동하는 확장성 연속 세그먼트 센터링 수단 및/또는 상기 스커트에 대해서 확장성 연속 언로킹 세그먼트를 센터링시키기 위하여 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면과 공동-작동하는 언로킹 세그먼트 센터링 수단을 구비한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치는 센터링 링 센터링 수단에 의해 상기 스커트에 대해서 자체로 센터링되는 센터링 링에 의해 상기 슬라이딩 스커트에 대해서 대략 센터링되게 유지되는 확장성 연속 세그먼트 및/또는 확장성 연속 언로킹 세그먼트를 포함한다.

비제한적인 예에 의해 첨부된 도면과 관련한 이하의 설명은 본 발명, 본 발명이 제공하는 특징 및 본 발명이 제공할 수 있는 이점의 양호한 이해를 가능하게 할 것이다:

도 1은 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 3차원 도면;
도 2는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 전개된 3차원 도면;
도 3은 부상판에 의해 서로 분리된 3개의 확장성 연속 세그먼트를 포함하는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 개략 단면도를 도시하되, 각각의 상기 세그먼트는 센터링 링에 의해 슬라이딩 스커트에 대해서 대략 센터링되게 유지됨;
도 4는 3개의 확장성 연속 세그먼트와 2개의 확장성 언로킹 연속 세그먼트를 포함하는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 개략 단면도로서, 상기 세그먼트들은 부상판에 의해 서로 분리되고 센터링 링에 의해 슬라이딩 스커트에 대해서 대략 센터링되게 유지됨;
도 5는 부상판에 의해 서로 분리된 3개의 확장성 연속 세그먼트를 포함하는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 개략 단면도로서, 상기 부상판의 세그먼트 홈은 슬라이딩 스커트에 대해서 상기 세그먼트의 센터링을 보증함;
도 6은 3개의 확장성 연속 세그먼트를 포함하는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 개략 단면도로서, 이들 세그먼트 사이에 확장성 언로킹 연속 세그먼트가 개재되는 한편 슬라이딩 스커트는 확장성 연속 세그먼트 센터링 수단 및 언로킹 세그먼트 센터링 수단을 구비함;
도 7은 3개의 확장성 연속 세그먼트를 도시하는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 개략 부분 단면도로서, 이들 세그먼트 사이에 확장성 언로킹 연속 세그먼트가 개재되고, 상기 세그먼트들은 한편으로는 서로에 대해서 그리고 다른 한편으로는 고정된 스커트와 슬라이딩 스커트에 대해서 원형 밀봉 조인트에 의해 밀봉됨;
도 8은 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치에 포함될 수 있는 바와 같은 확장성 연속 세그먼트 및 확장성 연속 언로킹 세그먼트뿐만 아니라, 상기 세그먼트와 공동-작동하는 부상판 및 센터링 링의 3차원 전개도;
도 9 내지 도 16은 확장성 언로킹 연속 세그먼트가 사이에 개재되는 3개의 확장성 연속 세그먼트를 포함할 경우 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치의 동작을 예시하는 개략적 부분 단면도;
도 17은 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치를 제공할 수 있는 바와 같은 확장성 연속 세그먼트의 절단 3차원 도면으로서, 상기 도면은 상기 세그먼트의 단면을 더욱 상세히 도시한 개략 단면도를 포함함.

도 1 내지 도 17은 피스톤용 밀봉 장치(1), 그의 구성요소들의 각종 상세, 그의 변형 및 그의 부속품을 도시한다.

피스톤용 밀봉 장치(1)는 단부들 중 하나가 적어도 유체 챔버(27)에 의해 폐쇄된 실린더(8) 내에서 이동하는 피스톤(2)을 위하여 제공되고, 상기 피스톤(2)은 적어도 하나의 피스톤 헤드(3)를 포함하되, 상기 피스톤 헤드는, 적어도 하나의 고정된 스커트(5)를 포함하고, 한편으로는 임의의 기계식, 유압식 또는 공압식 전달 수단(33)에 힘을 가하기 위하여 피스톤 지지면(4)을, 그리고 다른 한편으로는 유체 챔버(27)에서 나와 유체(36)의 압력을 입수할 수 있는 압축면(11)을 구비한다.

전달 수단(33)은 예를 들어 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같은 스트럿(strut)(34)일 수 있는 것이 언급될 수 있다.

특히 도 3 내지 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 피스톤용 밀봉 장치(1)는 압축면(11)의 측면 상에서 그리고 상기 헤드(3)의 축에서 피스톤 헤드(3)의 연장부에 배치된, 작은 유격을 가진 채 실린더(8)에 수용된 원통 형상의 적어도 하나의 슬라이딩 스커트(6)를 포함하고, 상기 슬라이딩 스커트(6)는 상기 헤드(3)에 대해서 길이방향 병진 운동으로 이동할 수 있게 하는 기계식 스커트간 접속부(7)에 의해 상기 헤드(3)에 접속되어 있으며, 상기 기계식 접속부(7)는, 상기 스커트(6)와, 슬라이딩 접속부, 슬라이딩 피벗 접속부, 슬라이딩 볼 조인트 접속부 또는 기타 임의의 유형의 접속부를 획정하는 한편, 상기 스커트(6)와 실린더(8) 사이에 남아 있는 작은 유격은 밀봉부를 구성한다.

피스톤용 밀봉 장치(1)는 또한 슬라이딩 스커트(6) 내측에 배열되어 축 방향으로 해당 슬라이딩 스커트를 통해서 바로 통과하는 적어도 하나의 압력 전달 채널(10)을 포함한다.

상기 장치(1)는 또한 고정된 스커트(5)와 상기 슬라이딩 스커트(6) 사이에 개재된, 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 세그먼트(9)를 포함하며, 해당 확장성 연속 세그먼트는 압력 전달 채널(10)을 통해서 유체(36)의 압력이 적용되는 내부 원통형 세그먼트 면(12), 실린더(8)와 접촉 가능한 외부 원통형 세그먼트 면(13), 고정된 스커트(5)와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는, 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(14), 및 슬라이딩 스커트(6)와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(15)을 포함하며, 이때 상기 세그먼트(9)는 어떠한 컵도 포함하지 않는 한편, 유체 챔버(27)의 압력이 제로로 될 때, 상기 세그먼트(9)가 실린더(8)와 직경 유격을 유지하고, 압력 전달 채널(10)을 통해서 내부 원통형 세그먼트 면(12) 상의 유체(36)에 의해 가해지는 소정의 압력 이상에서, 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 그의 둘레 전체에 걸쳐서 실린더(8)와 접촉하게 되도록 하는 반경방향 두께를 지닌다.

도 17에 명백하게 예시된 본 발명에 따른 장치(1)의 대안적인 실시형태에 따르면, 접촉 라인(42)은 외부 원통형 세그먼트 면(13) 상에 돌출하여 배열될 수 있는 것이 언급될 수 있다. 상기 라인(42)은, 고정된 스커트(5)의 방향으로 배향된 상기 라인(42)의 측면 상에, 낮은 경사의 긴 구배(43)가 형성되는 한편, 슬라이딩 스커트(6)의 방향으로 배향된 상기 라인(42)의 측면 상에, 급격한 경사의 짧은 구배(44)가 형성되도록 하는 방식으로 슬라이딩 스커트(6)의 방향으로 확장성 연속 세그먼트(9)의 축방향 길이 상에 실질적으로 편심되어 있을 수 있다.

확장성 연속 세그먼트(9), 슬라이딩 스커트(6) 또는 고정된 스커트(5)는 질화될 수 있고/있거나, 시멘트화될 수 있고/있거나 DLC(diamond-like carbon)로 코팅될 수 있거나, 또는 경질이고/이거나 낮은 마찰계수를 지니는 임의의 기타 코팅으로 코팅될 수 있는 것이 명시된다. 외부 원통형 세그먼트 면(13)은 왕관 형상을 지닌, 간단한 구배를 지닌, 이중 구배를 지닌, 숄더를 지닌, 복잡한 형상을 지닌, 또는 일반적으로 세그먼트에 적용 가능하고 상기 면(13)과 실린더(8) 사이의 접촉 압력, 상기 면(13)과 상기 실린더(8) 사이에 형성된 오일막의 두께, 또는 확장성 연속 세그먼트(9)의 트위스트, 틸트 혹은 신축 이동의 제어를 가능하게 하는 임의의 기하학적 형태를 지닌 윤곽을 가질 수 있는 것이 언급될 수 있다.

또한, 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 윤곽은 상기 면(13)이 실린더(8)와의 그의 접촉 라인의 어느 한쪽 측면 상에 적용되는 압력의 밸런싱 효과 하에 확장성 연속 세그먼트(9)가 신속하게 인입(retract)될 수 있게 하기 위하여 베벨면으로 되어 있을 수도 있다. 또, 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(14) 및/또는 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(15) 및/또는 고정된 스커트(5) 및/또는 슬라이딩 스커트(6)는 상기 면(14, 15)과 상기 스커트(5, 6) 사이에 최상의 가능한 밀봉을 보장하기 위하여 상기 면(14, 15)과 상기 스커트(5, 6) 간의 접촉 표면을 저감시키는 것을 가능하게 하는 축방향 환형 돌출부(28)를 구비할 수 있다는 것에 유의해야 할 것이다.

이것은 상기 면(14, 15)이 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35) 또는 부상판(21)과 접촉된다면 적용되며, 이때 후자는 마찬가지로 - 본 발명에 따른 밀봉 장치의 특정 실시형태에 따르면 - 축방향 환형 돌출부(28)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 6에 예시된 바와 같이, 피스톤용 밀봉 장치(1)는 슬라이딩 스커트(6)를 고정된 스커트(5)에 더 가깝게 하고 확장성 연속 세그먼트(9)를 축방향으로 압축시키는 경향이 있는 적어도 하나의 슬라이딩 스커트 스프링(16)을 포함하되, 여기서 상기 스프링(16)은 접시스프링 와셔(Belleville washer), 임의의 유형의 탄성 와셔일 수 있거나, 또는 나선형 와셔, 블레이드 와셔, 토션 와셔, 트랙션 와셔, 압축 와셔, 또는 당업자에게 공지된 임의의 유형일 수 있다.

도 2 내지 도 6에 예시된 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 변형예에 따르면, 기계식 스커트간 접속부(7)는 슬라이딩 스커트(6)에 축방향으로 배열된 맨드릴 오리피스(18)와 공동작용하고 압축면(11)과 일체인 맨드릴(17)로 이루어질 수 있으며, 여기서 맨드릴(17)은 오리피스(18) 내에 수용되고, 원형 또는 임의의 다른 가능한 기하학적 형태인 단면을 지닐 수 있으며, 상기 맨드릴(17)과 맨드릴 오리피스(18) 사이에 충분한 유격이 남아 압력 전달 채널(10)을 구성하는 공간을 남기며, 이 후자는 마찬가지로 맨드릴 오리피스(18) 내 및/또는 맨드릴(17) 상에 배열된 적어도 하나의 길이방향 홈의 형태를 취할 수 있다.

슬라이딩 스커트 스프링(16)은 한편으로는 맨드릴(17) 상에, 그리고 다른 한편으로는 슬라이딩 스커트(6) 상에 지지된 탄성 와셔(19)일 수 있고, 이때 상기 와셔(19)는, 예를 들어, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같은 다이어프램을 포함할 수 있으며, 그 중앙 부분은 맨드릴(17)의 단부에 배열된 정지 홈(20)에 부분적으로 수용되고, 상기 와셔(19)는 또한 - 도 3 및 도 6에 도시된 다른 대안적인 실시형태에 따르면 - 상기 홈(20)에 수용된 서클립(46)과 공동-작동하는 파형 스프링 와셔(45)일 수 있고, 이 경우에 평판 와셔(47)가 상기 서클립(46)과 상기 파형 스프링 와셔(45) 사이에 개재될 수 있는 것이 언급될 수 있다.

도 2 내지 도 5 및 도 7 내지 도 16은, 피스톤용 밀봉 장치(1)가 또한 실린더(8)의 내경보다 실질적으로 작은 외경을 갖고 확장성 연속 세그먼트(9)와 고정된 스커트(5) 사이에 또는 상기 세그먼트(9)와 슬라이딩 스커트(6) 사이에 직접 또는 간접적으로 개재된 적어도 하나의 부상판(21)을 포함할 수 있되, 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(14) 및/또는 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(15)이 상기 판(21)과 밀봉 접촉 상태로 유지되는 한편, 이 후자는 적어도 하나의 축방향 판 오리피스(31)에 의해 횡단되어 상기 기계식 스커트간 접속부(7)가 상기 판(21)을 통과할 수 있게 하는 것을 나타내고 있다.

부상판(21)은 두 확장성 연속 세그먼트(9) 사이, 또는 확장성 연속 세그먼트(9)와 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35) 사이에 개재될 수 있는 것이 언급될 수 있다. 게다가 부상판(21)은 질화될 수 있고/있거나, 시멘트화될 수 있고/있거나 DLC로 코팅될 수 있거나, 또는 경질이고/이거나 낮은 마찰계수를 지니는 임의의 기타 코팅으로 코팅될 수 있다.

변형예로서, 부상판(21)은, 특히 도 8에서 볼 수 있고 그리고 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 또는 고정된 스커트(5)에 대해서 상기 판(21)을 반경방향으로 센터링시키는 경향이 있는 판 센터링 수단(23)을 포함할 수 있고, 상기 수단(23)은 상기 스커트(5, 6)의 한쪽 혹은 다른 쪽 상에 또는 기계식 스커트간 접속부(7) 상에 또는 기타 다른 부상판(21) 상에 직접 또는 간접적으로 지지된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 부상판(21)은 또한 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 또는 고정된 스커트(5)에 대해서 확장성 연속 세그먼트(9)의 반경방향 센터링에서 공동-작동하는 세그먼트 홈(22)을 포함할 수 있다.

부상판(21)은 유체(36)를 상기 판(21)의 한쪽 면으로부터 다른 쪽으로 통과시킬 수 있게 하는 축방향 채널 및/또는 유체(36)를 상기 판(21)의 중앙으로부터 주변을 향하여 통과시킬 수 있게 하는 다른 반경방향 채널, 홈 또는 구멍을 또한 포함할 수 있는 것이 언급될 수 있다.

도 1 내지 도 5에 그리고 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 피스톤용 밀봉 장치(1)의 고정된 스커트(5)는 상기 스커트(5)의 외부 원통형 표면 상에 배열된 스크레이퍼 홈(25)에 수용된 적어도 하나의 스크레이퍼 세그먼트(24)를 포함할 수 있고, 상기 세그먼트(24)는 고정된 스커트(5)와 슬라이딩 스커트(6) 사이에 저장된 오일을 항상 유지하도록 하는 방식으로 실린더(8)의 내벽과 영구적으로 접촉한 채로 있는 한편, 마찰방지 및/또는 내마모 재료를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 고무 혹은 탄성중합체 등과 같은 가요성 재료로 제작될 수 있거나, 단순 혹은 복합 조인트일 수 있거나 또는 컵을 포함하는 금속 링일 수 있다.

이 후자의 경우에, 스크레이퍼 세그먼트(24)는 질화될 수 있고/있거나, 시멘트화될 수 있고/있거나 DLC로 코팅될 수 있거나, 또는 경질이고/이거나 낮은 마찰계수를 지니는 임의의 기타 코팅으로 코팅될 수 있는 것이 언급될 수 있다. 상기 세그먼트(24)는 왕관 형상을 지닌 윤곽, 원뿔형이거나 또는 일반적으로 세그먼트에 적용 가능하고 상기 실린더(8) 상의 상기 세그먼트(24)에 의해 가해지는 접촉 압력, 상기 세그먼트(24)와 상기 실린더(8) 사이에 형성된 오일 막의 두께, 또는 또한 상기 세그먼트(24)의 트위스트, 틸트 혹은 신축 이동의 제어를 가능하게 하는 임의의 기하학적 형태를 지닌 윤곽을 가질 수 있는 것이 언급될 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 7에 있어서, 스크레이퍼 홈(25)은 고정된 스커트(5)의 축방향 주변 상에 형성된 구멍(29)에 의해 유리하게 구성될 수 있고, 상기 구멍(29)은 구멍 와셔(30)와 공동-작동하고, 이 구성은 매우 작은 직경의 피스톤(2) 상에 스크레이퍼 세그먼트(24)를 장착하는 것을 가능하게 한다.

도 17에 도시된 변형예에 따르면, 외부 원통형 세그먼트 면(13)은 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 상기 실린더(8)와 접촉할 경우 압력 하에 소량의 오일이 확장성 연속 세그먼트(9)와 실린더(8) 사이를 통과할 수 있게 하는 적어도 하나의 축방향 미세-누설 홈(26)을 포함할 수 있다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 원통형 세그먼트 면(12)은 고정된 스커트(5) 및/또는 슬라이딩 스커트(6)와 밀봉부를 직접 또는 간접적으로 생성하기 위하여 가요성 재료로 만들어진 적어도 하나의 원형 밀봉 조인트(32)와 공동-작동하고, 이때 상기 조인트(32)는 원형, 사각형, 다각형, 복합형 또는 당업자가 달성 가능한 임의의 기하학적 형태의 단면을 지닐 수 있는 한편, 상기 밀봉부는 내부 원통형 세그먼트 면(12)과 고정된 스커트(5) 및/또는 슬라이딩 스커트(6) 사이에 직접, 또는 상기 면(21)과 상기 스커트(5, 6) 사이에 개재된 적어도 하나의 부상판(21) 및/또는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)와 밀봉부를 동시에 형성함으로써 간접적으로 상기 조인트(32)에 의해 생성될 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 변형예에 따르면, 고정된 스커트(5)에 가장 가까운 내부 원통형 세그먼트 면(12)의 길이의 축방향 부분은, 확장성 연속 세그먼트(9)가 슬라이딩 스커트(6)의 측면 상에서보다 고정된 스커트(5)의 측면 상에서, 그의 축방향 길이 전체에 걸쳐서, 반경 방향으로 덜 두껍고 덜 강성인 한편 그 부분에 대한 상기 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 상기 세그먼트(9)의 상기 축방향 길이의 전체에 걸쳐서 대략 동일한 직경을 유지하는 방식으로 슬라이딩 스커트(6)에 가장 가까운 상기 내부 원통형 면(12)의 길이의 축방향 부분보다 평균적으로 더 큰 직경을 지닐 수 있다.

이 특정 기하학적 형태는 특히 확장성 연속 세그먼트(9)가 - 펌프와 같이 - 유체 챔버(27)의 압력의 증가 동안 슬라이딩 스커트(6)의 방향으로 압력 하에 소량의 오일 혹은 기타 임의의 유체(36)를 구동시키는 것을 가능하게 할 수 있는 것이 이해될 것이다.

이 배열은, 상기 세그먼트(9)가 중간 압력에서 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 밀봉부를 생성할 필요가 있고 이 목적을 위하여, 한편으로는, 최저 압력에서 상기 밀봉부를 생성하기 위하여 슬라이딩 스커트(6)에 가장 가깝게 배치된 확장성 연속 세그먼트(9)와, 다른 한편으로는, 최고 압력에서 상기 밀봉부를 생성하기 위하여 고정된 스커트(5)에 가장 가깝게 배치된 다른 확장성 연속 세그먼트(9) 사이에 위치된다면, 적용되는 것이 언급될 수 있다. 이와 같이 해서, 중간 압력에서 작동하는 상기 세그먼트(9)는 - 유체 챔버(27) 내의 압력이 계속해서 상승하면서 실린더(8)와 접촉 후 생성되는 펌프 효과에 의해 - 더 낮은 압력에서 작동하고 슬라이딩 스커트(6)에 더 가깝게 배치된 바로 인접한 확장성 연속 세그먼트(9)가 유체 챔버(27)의 압력의 상기 증가 동안 인입되는 것을 가능하게 한다. 이러한 인입 효과는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)에 의해 발생되는 마찰을 제한하기 위하여 필요하다.

도 2 및 도 4에 그리고 도 6 내지 도 16에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)는 실린더(8)의 내경보다 실질적으로 낮은 외경을 포함하고 두 확장성 연속 세그먼트(9) 사이에 직접 또는 간접적으로 개재된 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)를 포함할 수 있으며, 상기 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)는 압력 전달 채널(10)을 통해서 상기 유체(36)의 상기 압력이 적용되는 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면(37), 실린더(8)와 함께 더 가깝게 될 수 있는 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38) 및 두 확장성 연속 세그먼트(9) 중 하나와 밀봉 접촉 상태로 직접 또는 간접적으로 각각 유지되는 2개의 축방향 언로킹 세그먼트 면(39)을 포함한다.

상기 언로킹 세그먼트(37)는 어떠한 컵도 포함하지 않고 실린더(8)와 직경 유력을 남기며, 상기 언로킹 세그먼트(37)와 밀봉 접촉되고 고정된 스커트(5)에 대해서 가장 가까운 확장성 연속 세그먼트(9)가 실린더(8)와 접촉하게 되는 순간으로부터, 상기 언로킹 세그먼트(37)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)과 상기 실린더(8) 사이에 여전히 소정 거리가 있는 것이 언급될 수 있다. 일단 이 후자의 접촉이 확립되면 그리고 압력이 유체 챔버(27)에서 계속 증가함에 따라서, 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)의 직경이 계속 증가하고, 상기 면(38), 두 상기 확장성 연속 세그먼트(9) 및 실린더(8) 사이에 포함되는 유체(36)의 압력을 증가시키며, 이것은 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 상기 언로킹 세그먼트(37)와 밀봉 접촉되고 슬라이딩 스커트(6)에 가장 가까운 확장성 연속 세그먼트(9)의 실린더(8)와의 그의 접촉 라인의 어느 한 측면 상에 적용되는 압력의 균형을 유지시키는 경향이 있다.

그 결과로서, 이 후자의 확장성 연속 세그먼트(9)는 상기 언로킹 세그먼트(37)와 밀봉 접촉되고 고정된 스커트(5)에 가장 가까운 확장성 연속 세그먼트(9)에 대해서 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 밀봉부의 확보를 담당하도록 하는 방식으로 신속하게 인입될 수 있다. 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)는 질화될 수 있고/있거나, 시멘트화될 수 있고/있거나 DLC로 코팅될 수 있거나, 또는 경질이고/이거나 낮은 마찰계수를 지니는 임의의 기타 코팅으로 코팅될 수 있는 것이 언급될 수 있다.

또한, 축방향 언로킹 세그먼트 면(39)들은 상기 면(39)들과 확장성 연속 세그먼트(9)들 간 또는 상기 면(39)들과 부상판(21)들 간의 접촉 표면을 저감시키고 접촉 압력을 증가시키는 축방향 환형 돌출부(28)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(28)는 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 밀봉부를 보강한다.

특히 도 6에서, 슬라이딩 스커트(6)는 - 변형예로서 - 상기 스커트(6)에 대해서 확장성 연속 세그먼트(9)를 센터링시키기 위하여 내부 원통형 세그먼트 면(12)과 공동-작동하는 확장성 연속 세그먼트 센터링 수단(40) 및/또는 상기 스커트(6)에 대해서 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)를 센터링시키기 위하여 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면(37)과 공동-작동하는 언로킹 세그먼트 센터링 수단(41)을 구비할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 2 내지 도 4에 그리고 도 8에 나타낸 피스톤용 밀봉 장치(1)의 다른 변형예에 따르면, 확장성 연속 세그먼트(9) 및/또는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)는 - 예를 들어 - 맨드릴(17)과 공동-작동할 수 있는 센터링 링 센터링 수단(49)에 의해 상기 스커트(6)에 대해서 자체로 센터링되는 센터링 링에 의해 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 대략 센터링한 채로 유지될 수 있다.

센터링 링(49)은 기계식 스커트간 접속부가 상기 링(49)을 횡단할 수 있게 하는 적어도 하나의 축방향 오리피스에 의해 횡단되는 한편, 후자는 또한 유체(36)가 상기 링(49)의 한쪽 면으로부터 다른 쪽으로 통과할 수 있게 하는 축방향 채널 및/또는 유체(36)가 상기 판(49)의 중앙에서부터 주변을 향하여 통과할 수 있게 하는 다른 반경방향 채널, 홈 또는 구멍을 포함할 수 있는 것이 언급될 수 있다.

본 발명의 작동

피스톤용 밀봉 장치(1)의 작동은, 비제한적인 대안적인 실시형태로서, 상기 장치(1)가 고정된 스커트(5)와 슬라이딩 스커트(6) 사이에 개재된 3개의 확장성 연속 세그먼트(9)를 구비하는 한편 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)가 각 세그먼트(9) 사이에 개재된 상태로 도시된 도 9 내지 도 16을 고려함으로써 이해될 것이다.

본 발명에 따른 상기 장치(1)의 이 실시형태에 따르면, 유체 챔버(27)는 압력이 가변적인 유체(36)로 충전되되, 상기 유체(36)는 오일이다. 상기 오일의 압력의 작용 하에, 피스톤(2)이 기계식 전달 수단(33) 상에 푸시될 수 있고, 이들 후자는 스트럿(34)의 - 도 1 내지 도 6에 개시된 비제한적인 예에 따라 - 형태를 취하는 것에 유의해야 할 것이다.

밀봉 장치(1)의 동작의 이해를 용이하게 하기 위하여, 여기서 슬라이딩 스커트(6)로부터 출발하여 제1 확장성 연속 세그먼트(9)인 "저압 세그먼트(A)", 제2 "중간압 세그먼트(B)" 및 제3 "고압 세그먼트(C)"가 언급될 것이다. 이 후자의 세그먼트(C)는 따라서 고정된 스커트(5)에 가장 가깝게 위치된 것이다.

마찬가지로, 여기서 저압 세그먼트(A)와 중간압 세그먼트(B) 사이에 위치된 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)인 "저압 언로킹 세그먼트(D)"가 언급될 것이고, 또한 중간압 세그먼트(B)와 고압 세그먼트(C) 사이에 위치된 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)인 "중간압 언로킹 세그먼트(E)"가 언급될 것이다.

이와 같이 해서 도 9 내지 도 16에 나타낸 바와 같은 밀봉 장치(1)는 4가지 동작 모드에 따라서 실린더(8) 내에 피스톤(2)의 밀봉을 보증하고, 상기 각 모드는 유체 챔버(27) 내에 수용된 오일에 의해 압축면(11)에 가해질 수 있는 압력의 범위에 상당한다.

본 발명에 따른 장치(1)의 동작의 설명을 간략화하기 위하여, 본 발명자들은 이 경우에 - 도 9 내지 도 16의 예시들에 따라서 - 단지 확장성 연속 세그먼트(9)들은 축방향 환형 돌출부(28)들을 포함하고, 이들 후자는 모두 동일한 접촉 직경을 갖는 것을 고려하고 있다. 본 발명자들은 마찬가지로 저압 세그먼트(A)의 외부 원통형 세그먼트 면(13), 중간압 세그먼트(B)의 것 및 고압 세그먼트(C)의 것이 유체 챔버(27) 내에 특정 오일 압력이 우세하지 않을 때 동일한 직경을 갖는 것을 고려하고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 동작은 다음과 같다:

낮은 압력이 도 9에 도시된 바와 같이 유체 챔버(27) 내에 우세한 경우, 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 밀봉부를 확보하기 위하여 그리고 상기 챔버(27) 내에 수용된 오일이 상기 피스톤(2)과 상기 실린더(8) 사이에서 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 어떠한 확장성 연속 세그먼트(9)도 이용하지 않는다. 이 낮은 수준의 압력에서, 상기 밀봉부는 슬라이딩 스커트(6)와 상기 실린더(8) 사이에 존재하는 작은 유격에 의해서만 달성된다.

유체 챔버(27) 내에 우세한 압력은, 낮더라도, 그럼에도 불구하고 3개의 확장성 연속 세그먼트(9)의 각각의 내부 원통형 세그먼트 면(12)에, 그리고 2개의 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)의 각각의 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면(37)에 즉시 전달된다. 상기 압력은 슬라이딩 스커트(6) 내측에 배열된 압력 전달 채널(10)을 통해서 상기 면(12, 37)에 전달되며, 상기 채널(10)은 축 방향으로 상기 스커트(6)를 통해서 바로 통과한다.

도 9에 예시된 바와 같이, 이 결과, 3개의 확장성 연속 세그먼트(9)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 직경이 실질적으로 증가하지만, 상기 면(13)이 실린더(8)와 접촉하기에는 충분하지 않게 된다. 마찬가지 방식으로, 2개의 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(28)의 직경은 실질적으로 증가하는 한편, 실린더(8)의 벽으로부터 소정 거리에 유지된 채로 있다.

도 9 내지 도 16에, 또한 예를 들어 도 6에서, 유체 챔버(27)에 수용된 오일은 압력 전달 채널(10)을 통해서 이어서 저압 세그먼트(A)와 슬라이딩 스커트(6) 사이, 임의의 확장성 연속 세그먼트(9)와 공동-작동하는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35) 사이, 그리고 고압 세그먼트(C)와 고정된 스커트(5) 사이로 빠져나갈 수 없다 - 또는 단지 매우 미량이 빠져나갈 수 있다 - 는 것에 유의해야 한다. 사실상, 이들 구성요소는, 한편으로는, 슬라이딩 스커트 스프링(16)에 의해, 그리고 다른 한편으로는, 슬라이딩 스커트(6) 상에 오일의 압력에 의해 생성되고 이 후자를 고정된 스커트(5)에 더 가깝게 하는 경향이 있는 힘에 의해 축 방향으로 서로 압축된다. 상기 힘은 상기 압력과 슬라이딩 스커트(6)의 직경의 단면의 곱에서 상기 압력과 저압 세그먼트(A)의 축방향 환형 돌출부(28)의 접촉 직경의 단면의 곱을 뺀 값과 대략 동일한 것이 언급될 수 있다. 앞서 개시된 바와 같이, 상기 돌출부는 상기 슬라이딩 스커트(6)와 상기 세그먼트(A) 사이에 밀봉부를 확보한다.

도 9 내지 도 16에서, 저압 세그먼트(A)의 평균 반경방향 두께가 중간압 세그먼트(B)의 것보다 작고, 이 후자는 고압 세그먼트(C)의 것보다 낮다는 점에 유의해야 할 것이다. 따라서, 동일한 오일 압력의 작용 하에, 저압 세그먼트(A)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 직경은 중간압 세그먼트(B)의 상기 면(13)의 것 이상으로 증가하고, 이 후자는 고압 세그먼트(C)의 상기 면(13)의 것 이상으로 증가한다.

동일한 원리에 따르면, 저압 언로킹 세그먼트(D)의 평균 반경방향 두께는 중간압 언로킹 세그먼트(E)의 것보다 낮다. 이 결과, 동일한 오일 압력의 작용 하에, 저압 언로킹 세그먼트(D)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(28)의 직경이 중간압 언로킹 세그먼트(E)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(28)의 것 이상으로 증가한다.

유체 챔버(27)에 수용된 오일의 압력이 계속 증가함에 따라서, 3개의 확장성 연속 세그먼트(9)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 직경은 저압 세그먼트(A)의 이 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 도 10에 도시된 바와 같이 실린더(8)와 둘레 접촉(circumferential contact)될 때까지 계속 증가한다.

실린더(8) 상에 상기 면(13)에 의해 가해지는 접촉 압력은 특히 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이 저압 세그먼트(A)의 상기 면(13)의 윤곽에 의해 특히 미리 결정되고, 이 윤곽은 중간압 세그먼트(B)들 및 고압 세그먼트(C)들의 외부 원통형 세그먼트 면(13)에도 마찬가지로 적용되는 것이 언급될 수 있다. 이와 같이 해서, 이것은 강성도와 조합된 상기 세그먼트(A)의 내부 원통형 세그먼트 면(12) 상에 오일에 의해 작용하는 압력이며, 이 후자의 윤곽은 상기 세그먼트(A)와 실린더(8) 사이에 요구되는 밀봉부를 구성한다.

압력이 유체 챔버(27) 내에서 계속 증가함에 따라서, 저압 세그먼트(A)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 직경이 실린더(8) 상에 증가하는 압력을 가하는 한편 중간압 세그먼트(B)의 그리고 고압 세그먼트(C)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)의 직경은 중간압 세그먼트(B)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 도 11에 도시된 바와 같이 실린더(8)와 둘레 접촉할 때까지 계속 증가한다. 이 단계에서, 오일 압력은, 상기 고압 세그먼트(C)의 반경방향 두께가 그의 강성도뿐만 아니라 중간압 세그먼트(B)의 반경방향 두께보다 크므로 고압 세그먼트(C)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)을 실린더(8)와 둘레 접촉시키기에 여전히 불충분하다.

중간압 세그먼트(B)는, 실린더(8)와 둘레 접촉하면, - 저압 세그먼트(A)로서 기능함으로써 - 상기 중간압 세그먼트(B)와 상기 실린더(8) 사이에 밀봉부를 생성한다.

이 단계에서, 저압 세그먼트(A)와 중간압 세그먼트(B)는 둘 다 실린더(8)와 접촉하는 한편, 오로지 저압 세그먼트(A)는 그렇지 않으면 피스톤(2)과 실린더(8) 사이를 통과할 수도 있었던 오일을 압력 하에 효과적으로 정지시킨다.

압력이 유체 챔버(27) 내에서 계속 증가함에 따라서, 저압 세그먼트(A)에 의해 확보된 효과적인 밀봉부는 저압 언로킹 세그먼트(D)의 작용으로 인해 중간압 세그먼트(B)로 전달될 수 있다.

사실상, 매우 낮은 압력에서의 오일은 저압 세그먼트(A)와, 중간압 세그먼트(B)와, 저압 언로킹 세그먼트(D)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)과, 실린더(8)의 벽 사이에 유지된 작은 공간에 구속된다. 이 공간은 그와 같이 작으므로 그의 용적의 매우 작은 절대 저감으로 인해 수용되는 오일의 압력의 실질적인 상대적 증가를 초래한다.

압력이 유체 챔버(27) 내에서 계속 증가함에 따라서, 저압 언로킹 세그먼트(D)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)의 직경이 증가하고, 상기 면(38)은 상기 공간에 수용된 오일을 압축시킨다. 상기 오일은 이어서 저압 세그먼트(A)의 외부 원통형 세그먼트 면(13) 상에 증가하는 압력을 가하고, 상기 압력은 상기 저압 세그먼트(A)의 내부 원통형 세그먼트 면(12) 상에 압력 전달 채널(10)을 통해 유체 챔버(27) 내에 수용된 오일에 의해 가해지는 압력과 근사하게 된다.

상기 공간 내에서 소정의 압력을 초과하면, 저압 세그먼트(A)는 실린더(8)와 더 이상 접촉할 수 없어 도 12에 도시된 바와 같이 인입된다. 이 경우에 실린더(8)와 밀봉부를 더 이상 확보하지 못하고, 유체 챔버(27)의 압력은 저압 세그먼트(A)와, 중간압 세그먼트(B)와, 저압 언로킹 세그먼트(D)의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)과, 실린더(8)의 벽 사이에 초기에 남은 공간으로 즉시 전파된다. 이것은 저압 언로킹 세그먼트(D)의 최종 인입, 그리고 마찬가지로 도 13에 도시된 바와 같이 저압 언로킹 세그먼트(D)의 인입 효과를 지닌다.

이 단계에서, 따라서 단지 중간압 세그먼트(B)가 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 본질적인 밀봉부를 여전히 확보한다.

유체 챔버(27) 내의 압력이 계속 증가함에 따라서, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 밀봉부의 구성에서의 동일한 수순의 동작이 중간압 세그먼트(B)와 고압 세그먼트(C) 사이에서 일어나고, 앞서 이용된 저압 언로킹 세그먼트(D)는 중간압 언로킹 세그먼트(E)에 의해 상기 수순이 교체된다.

도 1 내지 도 5에서 그리고 도 7에서 스크레이퍼 세그먼트(24)는 고정된 스커트(5)의 외부 원통형 표면 상에 배열된 스크레이퍼 홈(25)에 또는 상기 스커트(5)의 축 방향 주변에 형성된 구멍(29)에 유리하게 제공될 수 있는 것에 유의해야 할 것이다. 이 스크레이퍼 세그먼트(24)는, 피스톤(2)이 실린더(8) 내에서 수행할 수 있는 신속한 왕복 운동에 의해 한편으로는 확장성 연속 세그먼트(9)들과 실린더(8) 사이에, 그리고 다른 한편으로는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)들과 상기 실린더(8) 사이에 수용된 오일을 - 가속에 의해 - 배출하는 것을 방지한다. 사실상, 상기 오일의 존재는, 고정된 스커트(5)에 더 가깝게 배치된 이웃하는 확장성 연속 세그먼트(9)에서 지금까지 담당해왔던 밀봉을 전달하기 위하여 인입되어야 하는 어떠한 확장성 연속 세그먼트(9)라도 이것을 효과적으로 행하도록 하기 위하여 필요하다. 이 인입은, - 유체 챔버(27)의 압력의 증가에 연속하여 - 인입되어야만 하는 상기 세그먼트(9) 바로 뒤에 고정된 스커트(5)의 방향으로 위치된 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)가 그의 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38)과 실린더(8) 사이에 구속된 오일을 효과적으로 압축시킬 수 있다면 오로지 작동할 수 있다. 이 조건은, 인입되어야만 하는 확장성 연속 세그먼트(9)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)에 가해지는 오일이 상기 세그먼트(9)의 내부 원통형 세그먼트 면(12)의 상기 오일에 의해 가해지는 압력과 근사하여 필요한 경우 상기 세그먼트(9)의 효과적인 인입을 초래하도록 하기 위하여 필요하다.

유리하게는 슬라이딩 스커트(6)는 유체 챔버(27) 내의 압력이 저압 세그먼트(A)가 실린더(8)와 둘레 접촉하게 되는 압력보다 낮게 될 때마다 매우 소량의 오일이 항상 그 자체와 실린더(8) 사이에 배출되는 것을 허용하는 것이 언급될 수 있다. 따라서, 슬라이딩 스커트(6)와 스크레이퍼 세그먼트(24)는 한편으로는 확장성 연속 세그먼트(9)들과 실린더(8) 사이에 그리고 다른 한편으로는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)들과 상기 실린더(8) 사이에 오일을 항상 유지시킨다.

고정된 스커트(5)와 실린더(8) 사이에 유지된 작은 유격은 선택적으로 스크레이퍼 세그먼트(24)를 사용하는 것을 불필요하게 하는 것에 유의해야 할 것이다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)는 유체 챔버(27) 내에 우세한 압력이 상승 혹은 하강하도록 작동하고, 각각의 확장성 연속 세그먼트(9)는 미리 결정된 압력 범위에서 실린더(8)와 둘레 접촉하는 것이 언급될 수 있다.

유체 챔버(27) 내의 상승 압력 위상에서, 소정의 압력 범위에 걸쳐서, 하나의 단일 확장성 연속 세그먼트(9)가 실린더(8)와 접촉하는 한편, 확장성 연속 세그먼트(9)가 고정된 스커트(5)에 더 가깝게 위치된 이웃하는 확장성 연속 세그먼트(9)가 지금까지 담당하였던 밀봉부를 전달하는 다른 압력 범위에 걸쳐서, 이들 두 후자의 확장성 연속 세그먼트(9)가 일시적으로 동시에 실린더(8)와 접촉하는 것에 유의해야 할 것이다. 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)에 의해 제공되는 이러한 특정 동작은 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 어떠한 오일 누출도 최소화시키는 것이 가능하다.

도 17은 피스톤용 밀봉 장치(1)의 대안적인 실시형태에 따라서 제공될 수 있는 바와 같은 확장성 연속 세그먼트(9)들의 외부 원통형 세그먼트 면(13)들의 윤곽을 예시한다. 상기 윤곽은 외부 원통형 세그먼트 면(13) 상에 돌출하여 그리고 슬라이딩 스커트(6)의 방향으로 확장성 연속 세그먼트(9)의 축방향 길이 상에 실질적으로 편심적으로 배열된 접촉 라인(42)을 획정한다. 상기 윤곽의 결과로서, 고정된 스커트(5)의 방향으로 배향된 상기 라인(42)의 측면 상에, 낮은 경사의 긴 구배(43)가 있는 한편, 슬라이딩 스커트(6)의 방향으로 배항된 상기 라인(42)의 측면 상에, 급격한 경사의 짧은 구배(44)가 있다.

외부 원통형 세그먼트 면(13)의 윤곽의 이러한 비제한적인 예는, 상기 라인(42) 상에 가해지는 힘이 여전히 낮다는 사실에도 불구하고 양호한 밀봉을 달성하기 위하여, 접촉 라인(42)의 영역에 충분히 높은 접촉 압력을 확보한다. 사실상, 상기 힘은 낮은 경사의 긴 구배(43)의 길이에 걸쳐 내부 원통형 세그먼트 면(12) 상에 오일에 의해 가해된 압력에서 그의 고유한 강성도로 인해 확장성 연속 세그먼트(9)의 인입력을 뺀 값으로부터 기인한다.

접촉 라인(42) 상에 짧게 가해진 낮은 힘은 상기 라인(42)과 실린더(8) 사이의 계면에서 낮은 마찰 손실을 발생한다. 그럼에도 불구하고, 상기 라인(42)의 작은 접촉 폭이 실린더(8) 상에 상기 라인(42)의 높은 접촉 압력을 초래하고, 상기 압력은 양호한 밀봉을 제공한다.

여기서 낮은 경사의 긴 구배(43)의 그리고 급격한 경사의 짧은 구배(44)의 높이는 실제로 단지 수 마이크로미터인 것이 특정될 수 있다. 특히, 낮은 경사의 긴 구배(43)의 높이는, 상기 구배(43)가 배열되는 확장성 연속 세그먼트(9)가 인입될 뿐만 아니라 인입되어야만 하도록 하기 위하여, 상기 구배(43)에 인접하는 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)가 후자와 실린더(8) 사이에 오일을 압축시킬 경우 상기 구배(43)와 실린더(8) 사이에 충분한 공간이 있도록 계산된다.

앞에서 부여된 피스톤용 밀봉 장치(1)의 동작의 설명을 읽으면, 피스톤(2)이 포함할 수 있는 확장성 연속 세그먼트(9) 및 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)의 수에 대해서 고정된 제한이 없다는 것이 쉽게 유추될 것이다. 또한 피스톤(2)과 실린더(8) 사이에 생기는 마찰 손실이 상기 피스톤(2)에 의해 포함되는 확장성 연속 세그먼트(9)의 수가 증가함에 따라서 더 작아지는 것이 이해될 것이다.

매우 낮은 압력에서, 상기 장치(1)는 확장성 연속 세그먼트(9)들과 실린더(8) 사이에 상당한 마찰을 발생하지 않아, 밀봉이 슬라이딩 스커트(6)와 실린더(8) 사이에 유지된 작은 유격에 의해 만족스러운 방식으로 달성되고 있는 것을 상기할 수 있다.

밀봉을 위한 오일의 압력이 유체 챔버(27) 내에서 상승할 경우, 임의의 확장성 연속 세그먼트(9)와 실린더(8) 사이의 마찰은, 상기 압력의 작용 하에 상기 실린더(8) 상에 상기 세그먼트(9)의 외부 원통형 세그먼트 면(13)에 의해 가해지는 힘이 그의 강성도로 인해 상기 세그먼트(9)에 의해 생성된 반대쪽 인입력에 의해 저감되므로 여전히 제한되되, 이 후자의 힘은 상기 세그먼트(9)의 직경의 증가와 반대인 것이 언급될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 실린더(8) 상에 상기 면(13)에 의해 가해지는 둘레 접촉 압력은 양호한 밀봉을 보장하도록 여전히 충분히 높을 수 있고, 상기 압력은 - 예로서 - 도 17에 도시된 바와 같이 상기 면(13)의 윤곽에 의해 특히 미리 결정된다.

이와 같이 해서 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)는 유체 챔버(27)에 수용된 오일에 2000바 이상 정도의 매우 고압이 적용된다고 해도 적절한 마찰과 양호한 밀봉 둘 다를 보존하는 것이 가능해진다. 사실상, 이러한 압력으로부터 초래되는 실린더(8)의 직경의 실질적인 변화는 본 발명에 따른 장치(1)의 동작을 방해하지도 않고 낮은 수준의 마찰을 발생하면서 양호한 밀봉을 확보하는 그의 능력을 방해하지도 않는다. 이것은, 각각의 상기 세그먼트(9)가 요구되는 압력에 기초하여 상기 실린더(8)와 둘레 접촉하고 나서 요구되는 밀봉부를 생성하기 위하여 그의 외부 원통형 세그먼트 면(13)과 상기 실린더(8) 사이에 필요한 접촉 압력을 발생하도록 유리하게는 실린더(8)의 강성도를 고려해서 각 확장성 연속 세그먼트(9)가 반경방향 두께가 계산된다는 사실에 기인한다.

일반적으로 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)는 슬라이딩 스커트(6), 확장성 연속 세그먼트(9)들, 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)들 및 실린더(8)를 제조하기 위하여 적어도 높은 기계 가공 정밀도를 요구하며, 상기 정밀도는 올바른 밀봉부를 저압에서 확보하고 상기 세그먼트(9, 35)와 상기 실린더(8) 사이에서 고정 상태의 유격을 최소화하기 위하여 필요하다는 것에 유의해야 한다.

또한, 상기 장치(1)가 매우 고압의 환경에서 이용된다면, 실린더(8)의 강성도는 확장성 연속 세그먼트(9)들이 너무 큰 기계적 변형률 하에 높은 피로 응력을 받지 않게 하기 위하여 충분히 커야만 한다.

따라서, 한편으로는 확장성 연속 세그먼트(9)들 및 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)들의 각각의 반경방향 두께, 그리고 다른 한편으로는 상기 세그먼트(9, 35)와 실린더(8) 사이에 남은 유격이 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 동작을 결정하는 주된 인자들인 것에 유의해야 할 것이다. 이것은 상기 세그먼트(9, 35)의 것에 대한 실린더(9)의 반경방향 강성도에도 적용된다. 또한, 외부 원통형 세그먼트 면(13) 상의 접촉 라인(42)의 축방향 위치결정뿐만 아니라, 상기 라인(42)을 포함하는 세그먼트의 내부 원통형 세그먼트 면(12)에 인가된 압력의 함수로서 실린더(8)의 상기 라인(42)의 접촉 폭은, 실질적으로 본 발명에 따른 장치(1)의 동작을 결정한다. 어느 경우에도, 상기 장치(1)의 설계 및 치수결정은 유한 요소법(finite-element method)을 이용하는 것이 유리할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 작동 원리는 높은 강도, 높은 기계적 저항 및 높은 내피로성을 가진 재료로부터 제작된 확장성 연속 세그먼트(9)들 및 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)들을 뒷받침한다.

본 발명에 따른 피스톤용 밀봉 장치(1)의 가능성은 바로 전에 기술된 응용으로 제한되지 않고, 더욱이 이상의 설명은 단지 예로서 부여된 것일 뿐, 실행되는 상세한 설명을 임의의 다른 등가물로 교체함으로써 벗어나는 것이 아닌 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않는 것임이 이해되어야 한다.

Claims

단부들 중 하나가 적어도 유체 챔버(27)에 의해 폐쇄된 실린더(8) 내에서 이동하는 피스톤(2)을 위하여 제공되는 피스톤용 밀봉 장치(1)로서, 상기 피스톤(2)은 적어도 하나의 피스톤 헤드(3)를 포함하되, 상기 피스톤 헤드(3)는 적어도 하나의 고정된 스커트(5)를 포함하고, 한편으로는 임의의 기계식, 유압식 또는 공압식 전달 수단(33)에 힘을 가하기 위하여 피스톤 지지면(4)을, 그리고 다른 한편으로는 유체 챔버(27)에서 나와 유체(36)의 압력을 입수할 수 있는 압축면(11)을 구비하며, 상기 피스톤용 밀봉 장치는,
상기 압축면(11)의 측면 상에서 그리고 상기 피스톤 헤드(3)의 축방향으로 상기 피스톤 헤드(3)의 연장부에 배치된, 작은 유격(clearance)을 가진 채 실린더(8)에 수용된 원통 형상의 적어도 하나의 슬라이딩 스커트(6)로서, 상기 피스톤 헤드(3)에 대해서 길이방향 병진 운동으로 이동할 수 있게 하는 기계식 스커트간 접속부(mechanical inter-skirt connection)(7)에 의해 상기 피스톤 헤드(3)에 접속되어 있는, 상기 슬라이딩 스커트(6);
상기 슬라이딩 스커트(6) 내측에 배열되어 축 방향으로 해당 슬라이딩 스커트를 통해서 바로 통과하는 적어도 하나의 압력 전달 채널(10);
상기 고정된 스커트(5)와 상기 슬라이딩 스커트(6) 사이에 개재된, 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 세그먼트(extensible continuous segment)(9)로서, 상기 압력 전달 채널(10)을 통해서 상기 유체(36)의 상기 압력이 적용되는 내부 원통형 세그먼트 면(12), 상기 실린더(8)와 접촉 가능한 외부 원통형 세그먼트 면(13), 상기 고정된 스커트(5)와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는, 상기 고정된 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(14), 및 상기 슬라이딩 스커트(6)와 밀봉 접촉하여 직접 혹은 간접적으로 유지되는 상기 슬라이딩 스커트의 측면 상의 축방향 세그먼트 면(15)을 포함하는, 상기 확장성 연속 세그먼트(9); 및
상기 슬라이딩 스커트(6)를 상기 고정된 스커트(5)에 더 가깝게 하고 상기 확장성 연속 세그먼트(9)를 축방향으로 압축시키는 경향이 있는 적어도 하나의 슬라이딩 스커트 스프링(16)을 포함하고,
상기 기계식 스커트간 접속부(7)는 상기 슬라이딩 스커트(6)에 축방향으로 배열된 맨드릴 오리피스(mandrel orifice)(18)와 공동-작동하고 상기 압축면(11)과 일체인 맨드릴(17)로 이루어지고, 상기 맨드릴(17)은 상기 맨드릴 오리피스(18) 내에 수용되고,
상기 슬라이딩 스커트 스프링(16)은 한편으로는 상기 맨드릴(17)의 단부 상에 그리고 다른 한편으로는 상기 슬라이딩 스커트(6) 상에 지지된 탄성 와셔(19)인 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
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제1항에 있어서, 상기 실린더(8)의 내경보다 실질적으로 작은 외경을 가진 적어도 하나의 부상판(floating plate)(21)이 상기 확장성 연속 세그먼트(9)와 상기 고정된 스커트(5) 사이에 또는 상기 세그먼트(9)와 상기 슬라이딩 스커트(6) 사이에 직접 또는 간접적으로 개재되고, 상기 고정된 스커트의 상기 측면 상의 상기 축방향 세그먼트 면(14) 및/또는 상기 슬라이딩 스커트의 상기 측면 상의 상기 축방향 세그먼트 면(15)이 상기 부상판(21)과 밀봉 접촉 상태로 유지되는 한편, 상기 부상판(21)은 적어도 하나의 축방향 판 오리피스(31)에 의해 횡단되어 상기 기계식 스커트간 접속부(7)가 상기 부상판(21)을 통과할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제4항에 있어서, 상기 부상판(21)은 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 또는 상기 고정된 스커트(5)에 대해서 상기 부상판(21)을 반경방향으로 센터링시키는 경향이 있는 판 센터링 수단(23)을 포함하고, 상기 수단(23)은 상기 스커트(5, 6)의 한쪽 혹은 다른 쪽 상에 또는 상기 기계식 스커트간 접속부(7) 상에 직접 또는 간접적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제4항에 있어서, 상기 부상판(21)은 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 또는 상기 고정된 스커트(5)에 대해서 상기 확장성 연속 세그먼트(9)를 반경방향 센터링시키기 위하여 공동-작동하는 세그먼트 홈(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정된 스커트(5)는 상기 스커트(5)의 외부 원통형 표면 상에 배열된 스크레이퍼 홈(scraper groove)(25)에 수용된 적어도 하나의 스크레이퍼 세그먼트(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 원통형 세그먼트 면(13)은 적어도 하나의 축방향 미세-누설 홈(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 상기 내부 원통형 세그먼트 면(12)은 상기 고정된 스커트(5) 및/또는 상기 슬라이딩 스커트(6)와 밀봉부를 직접 또는 간접적으로 생성하기 위하여 가요성 재료로 만들어진 적어도 하나의 원형 밀봉 조인트(32)와 공동-작동하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정된 스커트(5)에 가장 가까운 상기 내부 원통형 세그먼트 면(12)의 길이의 축방향 부분은, 상기 확장성 연속 세그먼트(9)가 상기 슬라이딩 스커트(6)의 상기 측면 상에서보다 상기 고정된 스커트(5)의 상기 측면 상에서, 그의 축방향 길이 전체에 걸쳐서, 반경방향으로 덜 두껍고 덜 강성인 한편 그 부분에 대한 상기 외부 원통형 세그먼트 면(13)이 상기 세그먼트(9)의 상기 축방향 길이의 전체에 걸쳐서 대략 동일한 직경을 유지하는 방식으로 상기 슬라이딩 스커트(6)에 가장 가까운 상기 내부 원통형 세그먼트 면(12)의 길이의 축방향 부분보다 평균적으로 더 큰 직경을 지니는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제1항에 있어서, 연속 각도 형태의 적어도 하나의 확장성 연속 언로킹 세그먼트(extensible continuous unlocking segment)(35)는, 외경이 상기 실린더(8)의 내경보다 실질적으로 작으며 두 확장성 연속 세그먼트(9) 사이에 직접 또는 간접적으로 개재되되, 상기 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)는 상기 압력 전달 채널(10)을 통해서 상기 유체(36)의 상기 압력이 적용되는 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면(37), 상기 실린더(8)와 함께 더 가깝게 될 수 있는 외부 원통형 언로킹 세그먼트 면(38) 및 상기 두 확장성 연속 세그먼트(9) 중 하나와 밀봉 접촉 상태로 직접 또는 간접적으로 각각 유지되는 2개의 축방향 언로킹 세그먼트 면(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제11항에 있어서, 상기 슬라이딩 스커트(6)는 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 상기 확장성 연속 세그먼트(9)를 센터링시키기 위하여 상기 내부 원통형 세그먼트 면(12)과 공동-작동하는 확장성 연속 세그먼트 센터링 수단(40) 및/또는 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 상기 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)를 센터링시키기 위하여 상기 내부 원통형 언로킹 세그먼트 면(37)과 공동-작동하는 언로킹 세그먼트 센터링 수단(41)을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.
제11항에 있어서, 상기 확장성 연속 세그먼트(9) 및/또는 상기 확장성 연속 언로킹 세그먼트(35)는 센터링 링 센터링 수단(49)에 의해 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 자체로 센터링되는 센터링 링에 의해 상기 슬라이딩 스커트(6)에 대해서 대략 센터링되게 유지되는 것을 특징으로 하는 피스톤용 밀봉 장치.