KR20160083137A

KR20160083137A - 밀봉 링

Info

Publication number: KR20160083137A
Application number: KR1020167017403A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 페이스텔
Original assignee: 부르크하르트 콤프레션 아게
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-07-11
Also published as: CN105899859A; RU2016126422A3; BR112016013725A8; WO2015097014A1; JP6151460B2; CN105899859B; US20170002928A1; BR112016013725A2; EP3087296A1; KR101700803B1; MX2016007766A; EP3087296B1; RU2651699C2; JP2017500515A; BR112016013725B1; SA516371382B1; RU2016126422A; US10077842B2

Abstract

본 발명은 피스톤 로드를 밀봉하기 위한 밀봉 링(1)에 관한 것으로서, 원형 내경(M1) 및 중심축(M)을 가지고, 360도에 걸쳐 연장되는 일체형 유지 링(2); 및 상기 중심축(M)에 대해 반경방향으로 변위가능하도록 상기 유지 링(2)에 장착되는 복수의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고, 각각의 밀봉 세그먼트(3)는 밀봉면(3a)을 가지고, 상기 밀봉면(3a)은 상기 중심축(M)을 향해서 정렬되고 상기 중심축(M)에 대해 원주방향(U)으로 만곡되어 연장되고, 각각의 밀봉 세그먼트(3)는 서로 평행하게 연장되는 2개의 측면 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 가지고, 상기 밀봉면(3a)은 2개의 밀봉 세그먼트 가이드면(3b) 중 하나에서 양측에서 종료되고, 상기 유지 링(2)은 상기 원주방향(U)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하고, 상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)는 각각 서로 대면하고 평행하게 연장되며 서로 이격되어 배열되는 가이드면(2b, 2c)을 가져서, 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 이용하여 밀봉 세그먼트(3)는 밀봉 세그먼트가 반경방향(R)으로 이동가능하도록 2개의 측면 가이드면(2b, 2c) 상에서 안내되고 지지되며, 상기 가이드 세그먼트(2a)와 상기 밀봉 세그먼트(3)는 상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치된다.

Description

밀봉 링{SEALING RING}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 밀봉 링에 관한 것이다.

문헌 EP 2060833 A1은 피스톤 로드를 밀봉하기 위한 패킹 링 조합을 개시하고 있고, 패킹 링 조합은 밀봉 링 및 스톱 링을 포함한다. 이러한 패킹 링 조합은 어느 정도의 마모가 발생한 이후 마모 정지를 겪게 되어, 밀봉 세그먼트와 피스톤 로드 사이에 갭이 형성되고, 이로 인해 밀봉 작용이 현저하게 감소된다. 따라서, 이러한 공지된 패킹 링 조합은 어느 정도의 마모 이후 밀봉 작용이 현저하게 감소되는 단점을 가진다.

본 발명의 목적은 피스톤 로드를 밀봉하기 위하여 상업적으로 보다 유리한 밀봉 링을 형성하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가진 밀봉 링에 의해 달성된다. 청구항 2 내지 14는 더 유리하게 구성된 밀봉 링에 관한 것이다. 이러한 목적은 특히, 원형 내경 및 중심축을 가진 유지 링을 포함하고, 중심축에 대해 반경방향으로 변위가능하도록 유지 링에 장착되는 복수의 밀봉 세그먼트를 포함하는 밀봉 링에 의해 달성되고, 각각의 밀봉 세그먼트는 밀봉면을 가지고, 밀봉면은 중심축을 향해서 정렬되고 중심축에 대해 원주방향으로 만곡되어 연장되고, 각각의 밀봉 세그먼트는 서로 평행하게 연장되는 2개의 측면 밀봉 세그먼트 가이드면을 가지고, 밀봉면은 2개의 밀봉 세그먼트 가이드면 각각의 경우에 양측에서 종료되고, 유지 링은 원주방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 가이드 세그먼트를 포함하고, 원주방향으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트는 각각 서로 대면하고 평행하게 연장되며 서로 이격되어 배열되는 가이드면을 가져서, 밀봉 세그먼트가 2개의 측면 가이드면 상에서 자신의 밀봉 세그먼트 가이드면을 통해 안내되고 반경방향으로 변위가능하게 장착되고, 가이드 세그먼트와 밀봉 세그먼트는 원주방향으로 연속적으로 이어져서 배치된다. 유지 링은 일체형으로 구성되고 원주방향으로 360도의 각도를 따라서 연장된다.

본 발명에 따른 밀봉 링은 밀봉 작용이 마모가 진행하더라도 변화하지 않는 이점을 가진다. 이에 반해, 종래기술로부터 공지된 밀봉 링의 경우, 종래기술로부터 공지된 밀봉 링은 어느 정도의 마모로부터 마찰이 없는 갭 밀봉을 형성하여 누설이 증가하는 결과를 가진다는 점에서, 밀봉 작용은 원칙적으로 어느 정도의 마모로부터 변화한다. 본 발명에 따른 밀봉 링의 경우, 누설 단면과 밀봉 작용은 마모가 진행되는 경우라도 전체 마모 경로 동안 변화하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 밀봉 링은 장기간 동안 균일하게 작동하는 신뢰가능한 밀봉을 보장하고, 이것은 한편으로는 신뢰가능한 밀봉 작용을 보장하고, 다른 한편으로는 유지보수 비용을 감소시킨다.

특히 유리한 구성에서, 4개의 밀봉 세그먼트가 원주방향으로 서로 이격되어 배치되고, 중심축 방향으로 유지 링에 변위가능하게 장착된다. 추가적 가능한 구성에서, 본 발명에 따른 밀봉 링은 적어도 5개의 밀봉 세그먼트, 바람직하게는 6개 또는 8개의 밀봉 세그먼트를 포함한다.

유리한 구성에서, 모든 밀봉 세그먼트는 원주방향으로 동일한 폭을 가진다.

추가적 가능한 실시예에서, 원주방향으로 연속적으로 이어져서 배치되는 적어도 2개의 밀봉 세그먼트는 축방향 또는 중심축 방향으로 상호 오프셋을 가지고, 이러한 오프셋에서 밀봉 세그먼트는 축방향으로 서로 변위되어 배치된다. 이러한 오프셋은 바람직하게는 축방향으로 밀봉 세그먼트의 높이와 동일하거나 더 큰 높이를 가지고, 그 결과 원주방향으로 연속적으로 이어져서 배치되는 2개의 밀봉 세그먼트가 원주방향으로 서로 중첩되는 폭으로 구성되는 것이 가능하다.

추가적 유리한 구성에서, 적어도 하나의 밀봉 세그먼트, 바람직하게는 모든 밀봉 세그먼트가 반경방향으로 중심축으로 밀봉 세그먼트의 위치를 작동하기 위하여 액추에이터, 예컨대 압전 액추에이터에 연결된다. 유리한 하나의 구성에서, 센서가 더 제공되고, 이것은 예컨대 피스톤 로드의 표면과 밀봉 세그먼트의 면측 사이의 갭 폭을 결정하기 위하여, 피스톤 로드를 향해 정렬되는 밀봉 세그먼트의 면측의 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다. 유리한 일실시예에서, 개방 및 폐쇄 루프 제어 장치가 제공되고, 이것은 센서에 의해 측정된 값과 액추에이터의 도움으로 밀봉 세그먼트의 위치를 작동하는 것을 가능하게 하여, 밀봉 세그먼트가 미리 정해진 위치를 차지하여, 각각의 밀봉 세그먼트의 면측이 예컨대 피스톤 로드의 표면까지 미리 정해진 거리를 가지도록 함으로써, 피스톤 로드와 밀봉 세그먼트 사이의 갭 폭이 조절되고 제어될 수 있다. 그러한 실시예는 예컨대 밀봉 세그먼트가 매우 적은 정도의 마모를 가지도록 하는 이점을 가지는데, 그 이유는 밀봉 세그먼트의 면측이 피스톤 로드와 접촉하지 않거나 오직 적은 정도까지만 접촉하기 때문이고, 이로 인해 밀봉 세그먼트의 면측의 마모가 없거나 또는 오직 적은 정도의 마모가 발생한다.

도면은 예시적 실시예들을 설명하는데 사용된다.
도 1은 밀봉 장치의 종단면도를 도시하고 있다.
도 2는 밀봉 링의 제1 예시적 실시예를 도시하고 있다.
도 3은 밀봉 링의 제2 예시적 실시예의 상면도를 도시하고 있다.
도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다.
도 5는 밀봉 세그먼트의 상면도를 도시하고 있다.
도 6은 도 5에 따른 밀봉 세그먼트의 상면도를 도시하고 있다.
도 7은 선 B-B를 따라 자른 도 5에 따른 밀봉 세그먼트의 단면도를 도시하고 있다.
도 8은 추가적인 밀봉 세그먼트의 상면도를 도시하고 있다.
도 9는 밀봉 링의 제3 예시적 실시예의 상면도를 도시하고 있다.
도 10은 도 9의 선 C-C를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다.
도 11은 도 8의 선 D-D를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다.
도 12는 밀봉 링의 제4 예시적 실시예의 상면도를 도시하고 있다.
도 13은 도 12의 선 E-E를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다.
도 14는 커버링 링의 상면도를 도시하고 있다.
도 15는 선 F-F를 따라 자른 도 14에 따른 커버링 링의 단면도를 도시하고 있다.
도 16은 밀봉 링의 제5 예시적 실시예를 도시하고 있다.
도 17은 밀봉 링의 제6 예시적 실시예의 단면도를 도시하고 있다.
도 18은 가이드 링의 컷아웃의 상면도를 도시하고 있다.
도 19는 능동적으로 작동가능한 밀봉 세그먼트를 가진 밀봉 장치의 종단면도를 도시하고 있다.
도면에서 동일한 부분에는 원칙적으로 동일한 참조번호가 제공되어 있다.

도 1은 축방향(4a)으로 진동하는 피스톤 컴프레서의 피스톤 로드(4)를 밀봉하기 위한 밀봉 장치(10)의 종단면도를 도시하고 있다. 밀봉 장치(10)는 바람직하게는 각각의 경우에 제1 및 제2 측벽(11a, 11b)를 가지고 축방향(4a)으로 연속적으로 이어져 배치되는 복수의 패킹 챔버(11)를 포함하고, 밀봉 링(1)은 각각의 패킹 챔버(11)에 배치된다. 패킹 챔버(11) 내의 기체 압력은 더 높은 압력(P1)에서 더 낮은 압력(P2)으로 밀봉 링(1)을 통해서 감소된다. 이러한 압력 감소는 특히 밀봉 세그먼트(3)의 면측(3a)과 피스톤 로드(4)의 표면(4a) 사이에 형성된 밀봉 갭(43) 위로 수행된다. 본 발명에 따른 밀봉 링(1)은 도 2에서 예시적 실시예로 나타낸 바와 같이 360도에 걸쳐 연장되고 원형 내경(M1) 및 중심축(M)을 가진 유지 링(2)을 포함하고, 유지 링(2)에서 중심축(M)을 향해서 반경방향으로 변위가능하게 장착되는 복수의 밀봉 세그먼트(3)를 포함한다. 유지 링(2)은 일체형으로 구성되고 원주방향으로 360도의 각도를 따라 연결부없이 연장된다. 도 1로부터 명백한 바와 같이, 내경(M1)은 피스톤 로드(4)의 외경보다 크게 구성되어, 갭(2f)이 유지 링(2)과 피스톤 로드(4) 사이에 형성된다. 밀봉 세그먼트의 외측(3c)에 존재하는 더 높은 압력(P1)의 결과로서, 중심축(M)의 방향으로 변위가능하게 장착된 밀봉 세그먼트(3)는 피스톤 로드(4)의 표면(4a) 상으로의 접촉력(3m)으로 면측(3a)을 통해 밀린다. 피스톤 로드(4)의 운동은 면측(3a) 상에 밀봉 세그먼트(3)의 마모를 발생시킨다. 능동적 접촉력(3m)과 중심축(M)을 향해 변위가능하게 장착된 밀봉 세그먼트(3)의 특성은 밀봉 세그먼트(3)의 전부가 거의 닳아 없어질 때까지 밀봉 갭(34)은 필요한 곳이 신뢰가능하게 밀봉되도록 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 밀봉 링(3)은 밀봉 세그먼트(3)의 전부가 닳아 없어질 때까지 필요한 곳에서 장기간 동안 신뢰가능한 일정한 밀봉 작용을 가진다. 밀봉 세그먼트(3)는 평평한 또는 오직 미소하게 평평하지 않은 재료 제거가 원주방향(U)으로 면측(3a) 상에 발생하여, 밀봉 갭(34)의 누설 단면과 밀봉 갭(34)의 밀봉 작용이 밀봉 세그먼트(3)의 전체 마모 경로에 걸쳐 변화하지 않거나 또는 매우 작은 정도까지만 변화하는 이점을 가진다. 또한, 밀봉 링(1)은 밀봉 세그먼트(3)가 탄성적 및/또는 소성적으로 변형되지 않거나 또는 매우 미소하게만 변형되고, 따라서 밀봉 갭(34)의 누설 단면과 밀봉 갭(34)의 밀봉 작용이 밀봉 세그먼트(3)의 전체 마모 경로에 걸쳐 변화하지 않거나 또는 매우 작은 정도까지만 변화하는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 밀봉 링(1)은 따라서 장기간 동안 신뢰가능한 밀봉 작용을 가진다.

특히 밀봉 링(1)을 장착하기 위하여, 원주방향(U)으로 모든 밀봉 세그먼트(3)를 둘러싸는 튜브 스프링(6)과 같은 스프링이 제공되면 유리할 수 있다.

도 1은 또한 밀봉 링(1)의 밀봉 작용을 개선하는데 사용되는 최적의 커버링 링을 도시하고 있다. 그러나, 커버링 링(5)은 생략될 수도 있다.

밀봉 링(1)의 다른 실시예가 이하 개시된다.

도 2에 도시된 피스톤 로드(4)를 밀봉하기 위한 밀봉 링(1)은 원형 내경(M1)과 중심축(M)을 가진 유지 링(2)을 포함하고, 중심축(M)에 대해 반경방향(R)으로 변위가능하도록 유지 링(2)에 장착된 4개의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고, 각각의 밀봉 세그먼트(3)는 중심축(M)을 향해서 정렬되고 중심축(M)에 원주방향(U)으로 만곡되어 연장되며 피스톤 로드(4)의 표면에 대해 조정되는 밀봉면(3a)을 가진다. 각각의 밀봉 세그먼트(3)는 서로 평행하게 연장되는 2개의 측면 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 가지고, 밀봉면(3a)은 양측에서 2개의 밀봉 세그먼트 가이드면(3b) 각각에서 종료된다. 유지 링(2)은 베이스 링(2k) 및 원주방향(U)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하고, 가이드 세그먼트(2a)는 중심축(M) 방향으로 베이스 링(2k) 위로 돌출되고, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)는 각각의 경우에 서로 대면하고 평행하게 연장되는 가이드면(2b, 2c)을 가지고, 가이드면은 서로 이격되어 배치되고, 각각의 경우에 단일의 밀봉 세그먼트(3)가 2개의 측면 가이드면(2b, 2c) 상에서 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 통해 안내되고 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착되도록 구성되고, 가이드 세그먼트(2a)와 밀봉 세그먼트(3)는 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치된다.

가이드 세그먼트(2a)는 중심축(M) 방향으로 팁(2g)에서 종료된다. 유리한 구성에서, 팁(2g)은 도 2에 도시된 바와 같이 내경(M)과 동일면에 놓이도록 중심축(M) 방향으로 연장된다. 다른 가능한 구성에서, 가이드 세그먼트의 팁(2g)은 도 18에 도시된 바와 같이 내경(M)까지 반경방향(R)으로 0.4 mm 이하, 바람직하게는 0.2 mm 이하의 거리 또는 간격(D1)을 가진다.

유리한 구성에서, 밀봉 링(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 4개의 밀봉 세그먼트(3)와 4개의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하고, 각각의 가이드 세그먼트(2a)의 측면 가이드면(2b, 2c)은 90도의 각도로 연장된다.

유리한 구성에서, 밀봉 링(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 경우에 중심축(M)에 대해 반대편에 놓이도록 배치되고 원주방향(U)으로 동일한 폭(3l)을 가진 2개의 밀봉 세그먼트(3)를 가지고, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 밀봉 세그먼트(3)는 원주방향(U)으로 서로 다른 폭(3l)을 가진다. 따라서, 도 2에 도시된 밀봉 링(1)은 2개의 좁은 밀봉 세그먼트(3e)와 2개의 넓은 밀봉 세그먼트(3d)를 가진다.

추가 예시적 실시예가 도 3에서 상면도로 도시되고, 도 4에서 선 A-A를 따라 자른 단면도로 도시되어 있다. 중심축(M) 방향으로 베이스 링(2k) 위로 돌출된 4개의 가이드 세그먼트(2a)가 베이스 링(2k)을 따라서 배치되고, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 가이드 세그먼트(2a)는 각각 90도만큼 오프셋되어 배치된다. 각각의 가이드 세그먼트(2a)는 팁(2g) 내로 90도의 각도를 이루고 넓어지는 2개의 측면 가이드면(2b, 2c)을 가진다. 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)의 대향 가이드면(2b, 2c)은 평행하게 연장되는 2개의 면을 형성하고 그 사이에 각각 도 5에 도시된 바와 같은 밀봉 세그먼트(3)가 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착된다. 밀봉 세그먼트(3)는 평행하게 연장되는 2개의 밀봉 세그먼트 가이드면(3b), 밀봉면(3a), 및 밀봉 세그먼트 외측(2c)을 포함한다. 도 6은 밀봉 세그먼트(3)의 측면도를 도시하고, 도 7은 밀봉 세그먼트(3)를 선 B-B를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다. 도 5, 6, 및 7에 도시된 밀봉 세그먼트(3)는 반경방향으로 연장되는 연결 덕트(3f), 압력 방출 그루브(3g), 및 스프링을 위한 리세스(3h)를 포함한다. 밀봉 세그먼트(3)는 축방향 폭(3k)을 가진다. 유지 링(2)을 위해 사용되는 모든 4개의 밀봉 세그먼트(3)는 원주방향(U)으로 동일한 폭을 가져서, 모든 밀봉 세그먼트(3)가 동일하게 구성된다.

유리한 구성에서, 가이드 세그먼트(2a)는 도 4에 도시된 바와 같이 리세스(2o)를 가지고, 리세스(2o)를 따라서, 가능한 일실시예에서 밀봉 링(3)을 둘러싸는 도 1에 도시된 튜브 스프링(6)이 연장될 수 있다.

추가 예시적 실시예가 도 9에서 상면도로 도시되고, 도 10에서 선 C-C를 따라 자른 단면도로 도시되어 있다. 중심축(M) 방향으로 베이스 링(2k) 위로 돌출되는 4개의 가이드 세그먼트(2a)는 베이스 링(2k)을 따라서 배치되고, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 가이드 세그먼트(2a)는 각각의 경우에 45도 또는 135도만큼 오프셋되어 배치된다. 각각의 가이드 세그먼트(2a)는 팁(2g)에서 90도의 각도를 넓어지는 2개의 측면 가이드면(2b, 2c)을 가진다. 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)의 대향 가이드면(2b, 2c)은 평행하게 연장되는 2개의 표면을 형성하고, 그 사이에서 각각의 경우에 도 8에 도시된 넓은 밀봉 세그먼트(3d) 또는 좁은 밀봉 세그먼트(3e)가 배치된다.

도 7은 밀봉 세그먼트(3)를 선 D-D를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다. 밀봉 세그먼트(3)는 반경방향으로 연장되는 연결 덕트(3f), 압력 방출 그루브(3g), 및 스프링을 위한 리세스(3h)를 포함한다.

추가 예시적 실시예가 도 12에 상면도로 도시되고, 도 13에서 선 E-E를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다. 중심축(M) 방향으로 베이스 링(2k) 위로 돌출되는 8개의 가이드 세그먼트(2a)가 베이스 링(2k)을 따라서 배치되고, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 가이드 세그먼트(2a)는 각각의 경우에 45만큼 오프셋되어 배치된다. 각각의 가이드 세그먼트(2a)는 팁(2g)에서 45도의 각도로 넓어지는 2개의 측면 가이드면(2b, 2c)을 가진다. 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)의 대향 가이드면(2b, 2c)은 평행하게 연장되고 거리 D2만큼 서로 이격되어 있는 2개의 표면을 형성하고, 그 사이에서 각각의 경우에 밀봉 세그먼트(3)가 배치된다. 도 12에 도시된 유지 링(2)의 경우에, 바람직하게는 모든 밀봉 세그먼트(3)가 동일하게 구성된다.

본 발명에 따른 밀봉 링(1)은 원주방향(U)으로 이격되어 배치된 적어도 4개의 밀봉 세그먼트(3), 유리하게는 4개, 6개, 또는 8개의 밀봉 세그먼트(3) 및 이에 대응하여 밀봉 세그먼트(3) 사이에서 원주방향(U)으로 배치된 4개, 6개, 또는 8개의 가이드 세그먼트(2a)를 포함한다. 모든 밀봉 세그먼트(3)는 유리하게는 원주방향(U)으로 동일한 폭(3l)을 가지고, 모든 가이드 세그먼트(2a)는 원주방향(U)으로 동일한 폭을 가진다. 밀봉 링(1)은 또한 적어도 5개인 홀수개의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고, 밀봉 세그먼트(3) 사이에서 원주방향(U)으로 배치된 동일한 개수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함한다. 각각의 가이드 세그먼트(2a)의 측면 가이드면(2b, 2c) 양자가 연장되는 각도는 밀봉 세그먼트(3)의 총개수 또는 밀봉 세그먼트(3)의 총개수에 대응하는 가이드 세그먼트의 총개수에 의존한다. 총개수에 따라, 상기 각도는 90도보다 작거나 같다. 4개의 밀봉 세그먼트(3) 또는 가이드 세그먼트(2a)의 경우에, 상기 각도는 90도이다. 5개의 밀봉 세그먼트(3) 또는 가이드 세그먼트(2a)의 경우에, 상기 각도는 72도이다. 6개의 밀봉 세그먼트(3) 또는 가이드 세그먼트(2a)의 경우에, 상기 각도는 60도이거나, 8개의 밀봉 세그먼트 또는 가이드 세그먼트의 경우에 45도이다. 상기 각도는 밀봉 세그먼트(3) 또는 가이드 세그먼트(2a)의 개수가 증가함에 따라 더 작아진다.

도 14는 상면도를 도시하고, 도 15는 커버링 링(5)의 예시적 실시예를 선 F-F를 따라 자른 단면도를 도시하고 있다. 커버링 링(5)은 제1 및 제2 커버링 링 반부(5a, 5b)를 포함하고, 또한 핀(21)을 수용하기 위한 리세스(5c) 및 튜브 스프링(6)을 수용하기 위한 리세스(5d)를 가진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유지 링(2)은 중심축(M) 방향으로 돌출되는 핀(2l)을 가지고, 커버링 링(5)은 돌출 핀(21)이 리세스(5c) 내로 돌출되도록 밀봉 링(1) 상에 측방향으로 위치되어, 커버링 링(5)은 밀봉 링(1)에 대해 정해진 위치에 배치된다.

추가적인 유리한 구성에서, 적어도 2개의 밀봉 세그먼트(3)는 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 밀봉 세그먼트(3)가 중심축(M) 방향으로 오프셋(2h)만큼 변위되어 배치되도록 밀봉 링(1)에 배치된다. 그러한 배치의 2개의 예시적 실시예를 도 16은 사시도로 도시하고, 도 17은 단면도로 도시하고 있다. 도 16에서, 베이스 링(2k)은 가이드면(2m)을 형성하고, 가이드면 상에 넓은 밀봉 세그먼트(3d) 양자가 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착된다. 유지 링(2)은 2개의 가이드 세그먼트(2a) 사이에 가이드면(2n)을 가진 베이스 부분(2i)를 가지고, 베이스 부분(2i)의 높이는 오프셋(2h)에 대응한다. 좁은 밀봉 세그먼트(3e)는 가이드면(2n) 상에서 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착되어, 좁은 밀봉 세그먼트와 넓은 밀봉 세그먼트(3e, 3d)가 중심축(M) 방향으로 오프셋(2h)만큼 변위되어 배치된다. 오프셋(2h)을 가진 특히 유리한 배치가 도 17에 도시되어 있다.

도 17에 따른 단면도는 가이드면(2m)을 가진 베이스 링(2k)과 가이드면(2n)을 가진 베이스 부분를 도시하고, 가이드면(2m, 2n)은 중심축(M) 방향으로 오프셋(2h)만큼 이격되어 배치된다. 도시된 예시적 실시예에서, 오프셋(2h)은 넓은 밀봉 세그먼트(3d)의 축방향 폭(3k)만큼의 폭을 가진다. 밀봉 세그먼트(3d, 3e)는 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착된다. 좁은 밀봉 세그먼트(3e)는 원주방향(U)으로 가이드면(2n)의 폭보다 더 큰 폭(3l)을 가지고, 이로 인해 밀봉 세그먼트(3d, 3e) 양자가 좌우측으로 교차점(3n)을 가지고, 교차점에서 2개의 밀봉 세그먼트(3d, 3e)의 일부가 중심축(M) 방향으로 서로 위에 배치된다. 그러한 교차점(3n)은 축방향(M)으로 밀봉이 개선되는 이점을 가진다. 유리한 구성에서, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 적어도 2개의 밀봉 세그먼트(3)는 서로 부분적으로 중첩된다. 유리하게는 오프셋(2h)이 적어도 밀봉 세그먼트(3)의 축방향 폭(3k)만큼의 높이를 가진다. 그러나, 오프셋(2h)은 축방향 폭(3k)보다 크거나 또는 작을 수도 있다.

도 19는 능동적으로 작동가능한 밀봉 세그먼트(3)를 가진 밀봉 장치(10)의 종단면도를 도시하고 있다. 도시된 예시적 실시예에서, 유지 링(2)은 L자형으로 구성되고, 반경방향(R)으로 밀봉 세그먼트(3)의 위치를 작동하고, 그 결과 밀봉 세그먼트(3)의 면측(3a)과 피스톤 로드(4)의 표면(4a) 사이에 형성된 밀봉 갭(43)의 폭을 조정하기 위하여, 반경방향으로 밀봉 세그먼트(3)와 유지 링(2) 사이에 구동 수단(12), 예컨대 압전결정체가 배치되어 있다. 구동 수단(12)은 전기선(12a)을 통해 작동 장치(12b)에 연결된다. 유리한 구성에서, 예컨대 밀봉 세그먼트(3)에 배치되는 센서(12c)가 또한 제공되고, 센서(12c)는 예컨대 라인(12d)을 통해 작동 장치(12b)에 신호 전달 방식으로 연결되어, 밀봉면(3a)과 피스톤 로드(4)의 포면(4a) 사이의 거리를 제어할 수 있는 제어 회로가 형성된다. 이러한 거리는 유리하게는 밀봉면(3a)이 표면(4a)을 거의 접촉하지 않거나 또는 전혀 접촉하지 않도록 제어된다. 유리한 구성에서, 구동 수단(12)이 밀봉 링(1)의 각각의 밀봉 세그먼트(3)를 위해 제공되어, 각각의 밀봉 세그먼트(3)가 바람직하게는 반경방향(R)으로 개별적으로 변위가능하게 작동될 수 있다. 유리한 구성에서, 센서(12c)가 각각의 밀봉 세그먼트(3)의 갭 폭(34)을 개별적으로 작동하도록 각각의 밀봉 세그먼트(3)를 위해 제공된다.

본 발명에 따른 밀봉 세그먼트(3)는 유리하게는 피스톤 로드(4)를 밀봉하기 위한 밀봉 장치(10)에서 사용되고, 피스톤 로드는 피스톤 컴프레서의 축방향(4b)으로 연장된다. 그러한 밀봉 장치(10)는 적어도 하나의 패킹 챔버(11)를 포함하고, 패킹 챔버(11)는 제1 및 제2 측벽(11a, 11b)에 의해 축방향으로 한정되고, 적어도 하나의 밀봉 링(1)은 패킹 챔버(11)에 배치된다. 밀봉 장치는 일반적으로 축방향으로 이격된 복수의 패킹 챔버(11)를 포함하고, 패킹 챔버에는 각각의 경우에 밀봉 링(1)이 배치된다. 각각의 밀봉 링(1)을 위한 커버링 링(5)을 제공하는 것이 유리할 수 있고, 커버링 링(5)은 축방향으로 밀봉 링(1)의 바로 옆에서 배치된다.

내경(M1)까지 1 내지 수백 마이크로미터인 작은 거리(D1)에 있는 도 18에 도시된 팁(2g)의 배치는, 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 2개의 밀봉 세그먼트(3)가 내경(M)과 팁(3g) 사이의 영역에서 서로 접촉할 수 있어서, 밀봉 세그먼트(3)가 상호 접촉점의 영역의 필요한 곳에서 약간 변형되는 결과를 가진다. 이것은 밀봉 세그먼트가 축방향으로 팁(3g)의 영역에서 특히 우수한 밀봉 작용을 생성하는 결과를 가진다. 추가적 유리한 실시예에서, 팁(2g)은 내경(M)과 동일면에 배치, 즉 거리 D1이 0이 되도록 배치된다. 이러한 구성은 또한 밀봉 세그먼트(3)가 반경방향(R)으로 팁(3g) 이후에, 즉 갭(2f)의 영역에서 서로 접촉할 수 있는 이점을 가진다. 이러한 상호 접촉은 갭(2f)이 축방향(4b)으로 이러한 지점에서 특히 잘 밀봉되는 결과를 가진다. 밀봉 세그먼트(3)는 이러한 지점에서 상대적으로 좁은 단부 에지(3n)를 가질 수 있고, 단부 에지(3n)는 상대적으로 작은 힘으로 탄성적 또는 소성적으로 변형될 수 있고, 이것은 팁(3g)의 바로 앞에 위치한 갭(2f)의 영역이 바람직하게는 이러한 영역에서 탄성적 또는 소성적으로 변형되는 밀봉 세그먼트(3)에 의해 밀봉되는 결과를 가진다는 것이 도 2로부터 명백하다. 이것은 팁(2g) 그 자체는 밀봉 세그먼트(3)를 가지지 않고 팁(2g)은 항상 피스톤 로드(4)의 표면(4a)까지 작은 거리를 가짐에도 불구하고, 갭(2f)이 팁(2g)의 바로 앞 영역에서 밀봉되는 결과를 가진다.

도시된 예시적 실시예에서, 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)과 측면 가이드면(2b, 2c)은 항상 평평한 표면으로 나타나 있다. 그러나, 이러한 표면은 복수의 가능한 형태로 구성될 수 있고, 이러한 형태는 밀봉 세그먼트(3)가 반경방향(R)으로 변위가능하도록 유지 링(2)에 장착되게 구성되어야 한다. 도 20 및 21은 예시적으로 가이드 세그먼트(2a)와 밀봉 세그먼트(3)의 상호 가이드면의 가능한 2개의 구성을 도시하고 있다. 이러한 구성은 오직 반경방향(R) 운동이 가능하고 중심축(M) 방향 운동은 배제되도록 밀봉 세그먼트(3)가 안내되는 이점을 가진다.

Claims

피스톤 로드(4)를 밀봉하기 위한 밀봉 링(1)으로서,
원형 내경(M1) 및 중심축(M)을 가지고, 360도에 걸쳐 연장되는 일체형 유지 링(2); 및
상기 중심축(M)에 대해 반경방향으로 변위가능하도록 상기 유지 링(2)에 장착되는 복수의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고,
각각의 밀봉 세그먼트(3)는 밀봉면(3a)을 가지고, 상기 밀봉면(3a)은 상기 중심축(M)을 향해서 정렬되고 상기 중심축(M)에 대해 원주방향(U)으로 만곡되어 연장되고,
각각의 밀봉 세그먼트(3)는 서로 평행하게 연장되는 2개의 측면 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 가지고,
상기 밀봉면(3a)은 2개의 밀봉 세그먼트 가이드면(3b) 중 하나에서 각각의 경우에 양측에서 종료되고,
상기 유지 링(2)은 상기 원주방향(U)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하고,
상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어지는 2개의 가이드 세그먼트(2a)는 각각의 경우에 서로 대면하고 평행하게 연장되며 서로 이격되어 배치되는 가이드면(2b, 2c)을 가져서, 상기 밀봉 세그먼트(3)가 2개의 측면 가이드면(2b, 2c) 상에서 자신의 밀봉 세그먼트 가이드면(3b)을 통해 안내되고, 상기 반경방향(R)으로 변위가능하게 장착되고, 상기 가이드 세그먼트(2a)와 상기 밀봉 세그먼트(3)는 상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는, 밀봉 링.
제1항에 있어서,
상기 가이드 세그먼트(2a)는 상기 중심축(M)의 방향으로 팁(2g)에서 종료되는, 밀봉 링.
제2항에 있어서,
상기 팁(2g)은 상기 중심축(M)의 방향으로 상기 내경(M1)과 동일면을 이루는, 밀봉 링.
제2항에 있어서,
상기 팁(2g)은 상기 반경방향(R)으로 상기 내경(M1)으로부터 0.4 mm 이하, 바람직하게는 0.2 mm 이하의 거리만큼 이격되어 있는, 밀봉 링.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 가이드 세그먼트(2a)의 측면 가이드면(2b, 2c)은 최대 90도의 각도로 연장되는, 밀봉 링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀봉 링은 적어도 4개인 짝수개의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고, 상기 밀봉 링은 상기 밀봉 세그먼트(3) 사이에서 상기 원주방향(U)으로 배치되는 동일한 개수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하는, 밀봉 링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀봉 링은 적어도 5개인 홀수개의 밀봉 세그먼트(3)를 포함하고, 상기 밀봉 링은 상기 밀봉 세그먼트(3) 사이에서 상기 원주방향(U)으로 배치되는 동일한 개수의 가이드 세그먼트(2a)를 포함하는, 밀봉 링.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 밀봉 세그먼트(3)는 모두 상기 원주방향(U)으로 동일한 폭을 가지고, 상기 가이드 세그먼트(2a)는 모두 상기 원주방향(U)으로 동일한 폭을 가지는, 밀봉 링.
제6항에 있어서,
상기 중심축(M)에 대해 서로 반대편에 배치된 2개의 밀봉 세그먼트(3)는 각각의 경우에 상기 원주방향(U)으로 동일한 폭을 가지고, 상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 밀봉 세그먼트(3)는 상기 원주방향(U)으로 서로 다른 폭을 가지는, 밀봉 링.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원주방향(U)으로 연속적으로 이어져서 배치되는 밀봉 세그먼트(3)는 상기 중심축(M)의 방향으로 오프셋(2h)만큼 변위되어 배치되는, 밀봉 링.
제10항에 있어서,
상기 오프셋(2h)은 적어도 상기 밀봉 세그먼트(3)의 축방향 폭(3k)만큼의 높이를 가지는, 밀봉 링.
제10항에 있어서,
상기 밀봉 세그먼트(3) 중 적어도 하나는 상기 원주방향(U)으로 인접 배치되는 밀봉 세그먼트(3)를 부분적으로 덮고 있는, 밀봉 링.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀봉 링은 적어도 하나의 구동 장치(12)를 포함하고, 상기 구동 장치(12)는 상기 반경방향(R)으로 적어도 하나의 밀봉 세그먼트(3)의 위치를 결정하도록 구성되고 배치되는, 밀봉 링.
제13항에 있어서,
각각의 밀봉 세그먼트(3)에는 각각의 밀봉 세그먼트(3)의 위치에 개별적으로 영향을 주기 위하여 구동 장치(12)가 할당되는, 밀봉 링.
축방향(4b)으로 연장되는 피스톤 컴프레서의 피스톤 로드(4)를 밀봉하기 위한 밀봉 장치(10)로서,
적어도 하나의 패킹 챔버(11)를 포함하고,
상기 패킹 챔버(11)는 제1 및 제2 측벽(11a, 11b)에 의해 축방향(4b)으로 한정되고, 적어도 하나의 밀봉 링(1)이 상기 패킹 챔버(11)에 배치되는, 밀봉 장치.