KR20180026523A - 스크레이퍼 링 - Google Patents

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KR20180026523A
KR20180026523A KR1020187003473A KR20187003473A KR20180026523A KR 20180026523 A KR20180026523 A KR 20180026523A KR 1020187003473 A KR1020187003473 A KR 1020187003473A KR 20187003473 A KR20187003473 A KR 20187003473A KR 20180026523 A KR20180026523 A KR 20180026523A
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scraper ring
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bore
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존 엠. 렌하트
오스카 보니파시오
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생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링은 내부 구성 요소와 접촉하도록 적응된 접촉 면을 갖는 고리형 바디를 포함하고, 고리형 바디는 적어도 75 x 10-6/℃의 선형 열 팽창 계수를 갖는 물질을 포함한다. 선형 운동을 위한 조립체는 보어와, 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되는 제1 고리형 오목부를 획정하는 외부 구성 요소; 보어에 배치된 내부 구성 요소로서, 보어 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록 적응되는, 상기 내부 구성 요소; 및 제1 고리형 오목부에 배치되고, 내부 구성 요소와 접촉하는 스크레이퍼 링으로서, 스페이서 링의 임의의 부분과 외부 구성 요소 사이에 어떠한 구성 요소도 배치되지 않는, 상기 스크레이퍼 링을 포함한다.

Description

스크레이퍼 링
본 개시는 선형 운동 조립체들에 관한 것으로, 더 구체적으로 밀봉된 선형 운동 조립체들에 관한 것이다.
밀봉 조립체들은 일반적으로 2개의 구성 요소들 사이의 고리 내에서 누출이 발생하는 것을 방지하는데 사용된다. 밀봉부(seal)는 상이한 유체 압력을 유지하거나 밀봉부의 대항 측부들 상의 상이한 유체 구성 요소들을 분리하기 위해 내부 구성 요소와 외부 구성 요소 사이에 위치될 수 있다. 극한의 저온(예를 들어, -100℃ 아래)과 같은 혹독한 환경 상태로의 노출과 같이 특정한 상황 하에서, 밀봉부 및 이와 연관된 구성 요소들은 일반적으로 효율을 손실하고 실패한다. 밀봉 조립체들을 활용하는 산업계는 혹독한 환경 상태를 견딜 수 있는 개선된 구성 요소들을 계속해서 요구하고 있다.
실시예들은 예로서 예시되고, 첨부 도면들에 제한되도록 의도되지 않는다.
도 1은 실시예에 따른 밀봉 조립체의 횡단면도를 포함한다.
도 2는 다른 실시예에 따른 밀봉 조립체의 횡단면도를 포함한다.
도 3은 다른 실시예에 따른 밀봉 조립체의 횡단면도를 포함한다.
도면들과 조합한 다음의 설명은 본 명세서에 개시된 가르침을 이해하는데 도움을 주기 위해 제공된다. 다음의 논의는 가르침의 특정한 구현 및 실시예들에 초엄을 맞출 것이다. 이러한 초점은 가르침을 기재하는데 도움을 주기 위해 제공되고, 가르침의 범주 또는 응용 능력 상의 제한으로서 해석되지 않아야 한다. 하지만, 다른 실시예들은 본 명세서에 개시된 것으로서 가르침에 기초하여 사용될 수 있다.
"포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는다(has)", "갖는(having)"의 용어들 또는 그 임의의 다른 변경은 비 배타적인 결론을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 특징들의 목록을 포함하는 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이들 특징들에만 제한되는 것이 아니라, 명확히 기술되지 않거나 그러한 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다. 추가로, 이와 대조적으로 명확히 언급되지 않으면, "또는"은 배타적-오어(exclusive-or)가 아니라, 포함적-오어(inclusive-or)를 언급한다. 예를 들어, 상태 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나에 의해 충족된다: A는 참이고(또는 존재하고) B는 거짓이고(또는 존재하지 않고), A는 참이고(또는 존재하지 않고) B는 참이고(또는 존재하고), 그리고 A와 B 모두는 참이다(또는 존재한다).
또한, 단수 요소의 사용은 본 명세서에 기재된 요소들 및 구성 요소들을 기재하도록 이용된다. 이것은 단지 편리함을 위해 이루어지고, 본 발명의 범주의 일반적인 관점을 제공하는 것이다. 이 설명은 달리 의미한다는 것이 명확하지 않으면, 또한 복수를 포함하는 것으로 하나, 적어도 하나, 또는 단수를 포함하거나, 그 반대로도 포함하도록 읽혀져야 한다. 예를 들어, 단일 항목이 본 명세서에 기재될 때, 하나보다 많은 항목은 단일 항목 대신에 사용될 수 있다. 유사하게, 하나보다 많은 항목이 본 명세서에 기재되는 경우, 단일 항목은 그러한 하나보다 많은 항목으로 대체될 수 있다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 당업자에 의해 통상적으로 이해된 것과 동일한 의미를 갖는다. 물질들, 방법들, 및 예들은 단지 예시적이고, 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 기재되지 않은 정도까지, 특정한 물질들 및 처리 작용들에 관한 많은 세부 사항들은 종래의 것이고, 밀봉 기술 분야 내에서 교과서 및 다른 소스들에서 발견될 수 있다.
도 1을 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 선형 운동 조립체(100)는 일반적으로 외부 구성 요소(102), 내부 구성 요소(104), 및 스크레이퍼 링(scaper ring)(110)을 포함할 수 있다. 외부 구성 요소(102)는 보어(bore)(106)로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 고리형 오목부(recess)(108)를 갖는 보어(106)를 한정할 수 있다. 고리형 오목부(108)는 다각형 표면들, 아치형 표면들, 또는 이들의 조합을 갖는 단면 프로파일(profile)을 가질 수 있다. 스크레이퍼 링(110)은 고리형 오목부(108) 내에 배치될 수 있다. 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 내부 구성 요소(104)와 접촉하도록 보어(106)로 연장할 수 있다. 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 보어(106)로 연장할 수 있거나, 특정한 온도 아래(예를 들어, -50℃ 아래)에서만 내부 구성 요소(104)와 접촉할 수 있다.
특정항 상황에서, 조립체(100)는 피스톤 조립체와 같은 선형 엑추에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 외부 구성 요소(102)는 피스톤용 하우징을 포함할 수 있다. 내부 구성 요소(104)는 외부 구성 요소(102) 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록(translate) 적응된 피스톤 로드와 같은 로드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 피스톤 링(140)들은 내부 구성 요소(104)를 외접(circumscribe)할 수 있다. 몇몇 피스톤 링(140a)들은 방사 방향으로 2차 특징부(feature)들에 의해 편향되지 않을 수 있는 한편, 다른 피스톤 링(140b)들은 에너지 공급(energized) 요소들과 같은 2차 특징부들에 의해 편향될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 조립체(100)는 -100℃ 미만, -125℃ 미만, -150℃ 미만, -175℃ 미만, -200℃ 미만, 또는 -225℃ 미만의 온도에서 사용하기 위해 적응될 수 있다. 특정한 실시예에서, 조립체(100)는 액체 수소 연료 셀 자동차 인프라 구조와 함께 사용하기 위한 피스톤 조립체의 부분이다. 피스톤 조립체는 예를 들어, 하나의 저장 용기(vessel)로부터 다른 저장 용기로 또는 저장 용기와 자동차 탱크 사이에서 액체 수소를 펌핑하거나 밀어 내는데(urge) 사용될 수 있다. 피스톤 조립체는 또한 예를 들어, 액체 수소 탱크 증기 복구 컴프레서에 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 조립체(100)는 항공기 또는 항공 우주 비행체의 부분일 수 있다. 조립체(100)는 액체 수소, 액체 이산화탄소, 액체 질소, 액체 산소, 액체 헬륨, 액체 아르곤, 가스 산소, 또는 극저온(cryogenic), 또는 초극저온(near cryogenic) 온도를 갖는 임의의 다른 물질을 순환하는데 사용될 수 있다. 특정한 실시예에서, 외부 구성 요소(102)에 대한 내부 구성 요소(104)의 병진 이동은 액체 또는 가스 물질의 압축을 허용할 수 있어서, 쉽게 이용 가능한 사용을 위한 물질의 저장을 허용한다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 내부 구성 요소(104)와 접촉할 수 있다. 더 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 내부 구성 요소(104)의 원주의 부분과 접촉할 수 있다. 또 더 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 전체 원주 주위에서 내부 구성 요소(104)와 접촉할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110)은 제 1 온도에서 내부 구성 요소(104)로부터 완전히와 같이 적어도 부분적으로 이격될 수 있고, 제 2 온도에서 내부 구성 요소(104)와 접촉할 수 있다. 특정한 상황에서, 제 1 온도는 제 2 온도보다 클 수 있다. 예를 들어, 비 제한적인 예로서, 제 1 온도는 22℃일 수 있고, 제 2 온도는 -150℃일 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 외부 구성 요소(102)와 접촉할 수 있다. 더 구체적으로, 스크레이퍼 링(110)은 적어도 하나의 온도 상태에 노출될 때 고리형 오목부(108)의 방사상 외부 표면(126)과 접촉할 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 보어(106)의 표면으로부터 측정된 고리형 오목부(108)의 깊이보다 작은 방사상 방향으로 측정된 두께를 가질 수 있다. 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)의 외부 직경은 적어도 하나의 온도 상태에 노출될 때 고리형 오목부(108)의 방사상 외부 표면(126)의 직경보다 작을 수 있다. 즉, 스크레이퍼 링(110)의 외부 표면은 적어도 하나의 온도에 노출될 때 방사상 외부 표면(126)으로부터 이격될 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)과 고리형 오목부(108)의 방사상 외부 표면(126) 사이에 배치된 구성 요소가 존재하지 않을 수 있다. 전형적인 밀봉 조립체들은 O-링, 압축 스트랩, 스프링 전력 공급기(energizer), 및 밀봉 요소들을 내부 구성 요소쪽으로 방사상 편향하고 충분한 스크래핑 및 밀봉 특징을 생성하기 위해 밀봉 요소들 외부에 배치된 다른 유사한 구성 요소들과 같은 2차 특징부들을 활용한다. 이와 대조적으로, 본 명세서의 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 자가 전력 공급될 수 있다. 즉, 스크레이퍼 링(110)은 2차 특징부들의 이용 없이도 효율적인 밀봉 및 스크래핑을 유지할 수 있다. 특정한 상황에서, 이것은 전체 제조 경비를 감소시킬 수 있고, 2차 특징부의 돌발적인 연결 해제를 방지할 수 있고, 더 용이한 조립을 촉진할 수 있고, 동작적인 시스템 수명을 연장할 수 있다.
스크레이퍼 링(110)은 고리형 바디(112)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 고리형 바디(112)는 내부 구성 요소(104)와 접촉하도록 적응된 접촉면(114)을 포함할 수 있다. 특정한 상황에서, 접촉면(114)은 일반적으로 원통형일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "일반적으로 원통형"은, 접촉면(114)이 최상으로 맞춰진 실린더의 적어도 90%, 최상으로 맞춰진 실린더의 적어도 95%, 또는 최상으로 맞춰진 실린더의 적어도 99%를 점유하는 상황을 언급한다. 더 특정한 상황에서, 접촉면(114)은 원통형일 수 있다. 실시예에서, 그루브(116)는 접촉면(114)으로부터 고리형 바디(112)로 연장할 수 있다. 그루브(116)는 스크레이퍼 링(110)의 적어도 부분, 또는 전체의 원주 주위로 연장할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 그루브(116)는 고리형 바디(112)의 중심축에 횡단하는 고리형 바디(112) 주위로 연장할 수 있다. 다른 실시예들에서, 그루브는 하나 이상의 아치형 또는 각진 부분들을 가질 수 있다. 실시예에서, 그루브는 나선의 나선형(helical spiral)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 그루브(116)는 적어도 0.1 mm, 적어도 0.5 mm, 또는 적어도 1 mm의 깊이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 그루브(116)는 100 mm 이하, 50 mm 이하, 또는 10 mm 이하의 깊이를 가질 수 있다.
예시된 바와 같이, 그루브(116)는 대칭 단면을 가질 수 있다{즉, 단면에서 볼 때, 그루브는 내부 구성 요소(104)로부터 방사상으로 연장하는 라인 주위에서 대칭적일 수 있다}. 대칭 그루브의 이용은 어느 회전 배향(orientation)으로 고리형 오목부(108) 내에서의 스크레이퍼 링(110)의 설치를 허용할 수 있다. 즉, 대칭 그루브의 이용은 순방향 또는 역방향 배향으로의 스크레이퍼 링(110)의 설치를 허용할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 그루브(116)는 아치형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 예시된 바와 같이, 그루브(116)는 반원일 수 있다. 다른 실시예들에서, 그루브(116)는 다각형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 예시적인 다각형 단면 프로파일들은 삼각형, 사변형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형, 십각형, 십일각형, 또는 십이각형의 부분들을 포함한다. 다각형 단면 프로파일은 또한 별모양, 그리스 문자, 또는 상이한 선형 측벽 세그먼트들의 조합과 같은 다른 형상들을 포함할 수 있다. 또 추가 실시예들에서, 그루브(116)는 부분적으로 아치형, 부분적으로 다각형의 단면 프로파일을 가질 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 복수의 그루브(116)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정한 상황에서, 스크레이퍼 링(110)은 적어도 2개의 그루브들, 적어도 3개의 그루브들, 적어도 4개의 그루브들, 또는 적어도 5개의 그루브들을 포함할 수 있다. 다른 상황에서, 스크레이퍼 링(110)은 20개 이하의 그루브들 또는 10개 이하의 그루브들을 포함할 수 있다. 실시예에서, 그루브들(116)은 서로 동일하게 이격될 수 있다. 다른 실시예에서, 그루브들(116)은 균일하지 않은 간극(spacing) 구성을 가질 수 있다. 특정한 상황에서, 그루브들(116)은 서로 유사한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 다른 상황에서, 그루브들(116) 중 적어도 2개는 상이한 단면 프로파일을 가질 수 있다.
특정한 상황에서, 고리형 바디(112)는 일반적으로 직사각형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "일반적으로 직사각형 단면 프로파일"은 최상으로 맞춰진 직사각형의 적어도 90%, 최상으로 맞춰진 직사각형의 적어도 95%, 또는 최상으로 맞춰진 직사각형의 적어도 99%를 점유하는 단면 프로파일을 언급한다. 다른 특정한 상황에서, 고리형 바디(112)는 직사각형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 실시예에서, 고리형 바디(112)는 방사상 외부 면(118)과, 방사상 외부 면(118)으로부터 접촉 면(114)으로 연장하는 각각의 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122)을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 또는 122) 중 적어도 하나는 직각에서 접촉 면(114)을 양분하는 라인을 따라 놓일 수 있다. 더 특정한 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 모두는 직각에서 접촉 면(114)을 양분하는 라인들을 따라 놓일 수 있다. 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나는 접촉 면(114)과 함께 형성된 접합부(junction)에서 접촉 면(114)에 대해 90도의 각도를 형성할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나와 접촉 면(114) 사이의 접합부는 본질적으로 챔퍼(chamfer)를 갖지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나는 내부 예각 또는 내부 둔각을 형성하도록 접촉 면(114)과 만날 수 있다. 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나와 접촉 면(114) 사이의 직각 또는 예각 접합부의 이용은 스크래핑 성능을 개선할 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 또는 122) 중 적어도 하나는 직각에서 방사상 외부 면(118)을 양분하는 라인을 따라 놓일 수 있다. 실시예에서, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 또는 122) 중 적어도 하나는 방사상 외부 면(118)에 대해 90도의 각도를 형성할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나와 접촉 면(114) 사이의 접합부는 공극(devoid)과 같이 본질적으로 챔퍼를 갖지 않을 수 있다.
상황에서, 밀봉 링(110)의 방사상 외부 면(118)은 단면에서 볼 때 평평할 수 있다. 즉, 방사상 외부 면(118)은 그루브들, 오목부들, 딤플들, 또는 O-링, 압축 스크랩, 스프링 전력 공급기와 같은 2차 특징부의 연결 해제를 방지하기 위해 전형적인 밀봉 조립체들에 일반적으로 사용된 다른 특징부들, 및 밀봉 요소들을 내부 구성 요소쪽으로 편향하고 충분한 스크래핑 및 밀봉 특징을 생성하기 위해 사용된 다른 유사한 구성 요소들을 본질적으로 갖지 않을 수 있다.
실시예에서, 고리형 바디(112)는 제 1 및 제 2 축방향 면들(120 또는 122) 중 적어도 하나 상에 배치된 범퍼(bumper)(124)를 더 포함할 수 있다. 범퍼(124)는 적어도 0.1 mm, 적어도 0.5 mm, 적어도 1 mm, 적어도 5 mm, 또는 적어도 10 mm의 거리에서 제 1 또는 제 2 축방향 면(120 또는 122)으로부터 연장할 수 있다. 실시예에서, 범퍼(124)는 100 mm 이하 또는 20 mm 이하만큼 제 1 또는 제 2 축방향 면(120 또는 122)으로부터 연장할 수 있다. 범퍼(124)는 고리형 오목부(108)와 스크레이퍼 링(110) 사이의 마찰 저항을, 그 사이의 접촉 영역을 감소시킴으로써 감소할 수 있다. 특히, 범퍼(124)는 방사상 방향으로 측정된 스크레이퍼 링(110)의 두께보다 작은 방사상 방향으로 측정된 두께를 가질 수 있다. 실시예에서, 범퍼(124)는 스크레이퍼 링(110)의 전체 원주 주위로 연장할 수 있다. 다른 실시예에서, 범퍼(124)는 스크레이퍼 링(110)의 원주의 부분 주위로 연장할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 범퍼(124)는 스크레이퍼 링(110)의 원주 주위로 이격된 복수의 세그먼트들을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 세그먼트들은 스크레이퍼 링(110)의 원주 주위에서 동일하게 이격될 수 있다. 또 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 세그먼트들은 스크레이퍼 링(110)의 원주 주위에서 균일하지 않은 간격에 위치될 수 있다. 범퍼(124)의 방사상 내부 및 외부 벽들은 적어도 90도, 적어도 100도, 적어도 110도, 적어도 120도, 또는 적어도 130도의 내부 범퍼 각도를 형성할 수 있다.
스크레이퍼 링(110)은 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm, 적어도 5 mm, 또는 적어도 10 mm의 주변 상황 하에서의 방사상 방향으로 측정된 두께를 가질 수 있다. 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 1000 mm 이하, 100 mm 이하, 75 mm 이하, 50 mm 이하, 또는 25 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 특정한 실시예들에서, 스크레이퍼 링은 적어도 1 mm, 적어도 5 mm, 적어도 10 mm, 적어도 25 mm, 적어도 50 mm, 적어도 75 mm, 또는 적어도 100 mm의 주변 상황 하에서의 축방향으로 측정된 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110)은 1000 mm 이하, 500 mm 이하, 250 mm 이하, 또는 150 mm 이하의 폭을 가질 수 있다. 특정한 상황에서, 고리형 오목부(108)는 스크레이퍼 링(110)의 폭보다 큰 축방향으로 측정된 폭을 가질 수 있다.
전형적인 밀봉 조립체들에서, 조립체 내의 온도가 감소될 때(예를 들어, 극저온, 또는 초극저온의 동작 지점까지), 밀봉 조립체는 내부 구성 요소와의 충분한 접촉을 유지하기 위해 충분한 방사상 압축 세기가 부족할 수 있다. 이러한 관점에서, 밀봉 조립체는 액체 질소 및 액체 수소와 같이 극저온, 또는 초극저온 요소를 다룰 때 감소된 밀봉 성능을 가질 수 있다. 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 높은 선형 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 물질을 포함하고, 이로 구성되거나, 본질적으로 이로 구성될 수 있다. 예를 들어, 스크레이퍼 링(110)은 적어도 75 x 10-6/℃, 적어도 100 x 10-6/℃, 적어도 110 x 10-6/℃, 적어도 120 x 10-6/℃, 적어도 130 x 10-6/℃, 적어도 140 x 10-6/℃, 적어도 150 x 10-6/℃, 적어도 160 x 10-6/℃, 적어도 170 x 10-6/℃, 적어도 180 x 10-6/℃, 적어도 190 x 10-6/℃, 또는 적어도 200 x 10-6/℃의 CTE를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 스크레이퍼 링은 500 x 10-6/℃ 이하, 400 x 10-6/℃ 이하, 또는 250 x 10-6/℃ 이하의 CTE를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 관점에서, 스크레이퍼 링(110)은 열 환경 조정에 크게 반응할 수 있다. 따라서, 조립체(100)의 온도가 감소함에 따라, 스크레이퍼 링(110)은 열 수축을 나타낼 수 있어서, 스크레이퍼 링(110)이 내부 구성 요소(104)에 대한 힘을 생성하도록 한다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 1,000 MPa 이상, 2,000 MPa 이상, 3,000 MPa 이상, 4,000 MPa 이상, 또는 5,000 MPa 이상의 탄성 계수(MOE)를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 10,000 이상의 MOE를 갖는 물질을 포함할 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 1 미만, 0.99 미만, 0.98 미만, 0.97 미만, 0.95 미만, 또는 0.94 미만의 ASTM D792에 따라 22.8℃에서 측정된 비중을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 500 미만, 400 미만, 300 미만, 200 미만, 또는 150 미만의 연마 테스트에 따라 측정된 샌드 휠 마모(sand wheel wear)를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 적어도 50, 적어도 60, 적어도 70, 또는 적어도 80의 D2240에 따라 측정된 쇼어(Shore) D 듀로미터(durometer)를 갖는 물질을 포함할 수 있다.
특정한 상황에서, 스크레이퍼 링(110)은 예를 들어, 열가소성 폴리머와 같은 중합 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 열가소성 폴리머들은 나일론, 폴리에틸렌(PE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중간 밀도의 폴리에틸렌(MDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리아릴에테르케톤(PEAK), 플루오로폴리머, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 예시적인 플루오로폴리머들은 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA), 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 및 비닐리덴 플루오라이드의 테르폴리머(THV), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 코폴리머(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머(ECTFE), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 스크레이퍼 링(110)은 특정한 실시예에 따른 균질한 조성물을 가질 수 있다.
특정한 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110)은 예를 들어, 다이아몬드형 코팅(DLC)과 같은 저온 하드 코팅을 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에서, DLC는 다이아몬드와 유사한 격자 구조를 가질 수 있고, 여기서 각 탄소 원자는 동일하게 이격된 4개의 탄소 원자들을 포함한다. 대안적으로, 스크레이퍼 링(110)은 고속 산소 연료(HVOF) 코팅의 이용에 의해 그 안에 침지된 물질을 포함할 수 있다. HVOF 코팅은 마모 및 부식에 대한 스크레이퍼 링의 저항을 크게 증가시킴으로써 밸브 수명을 연장할 수 있다. 더욱이, HVOF 코팅은 68 MPa를 초과하는 결합 세기로 더 매끄러운 표면 마무리에 영향을 미칠 수 있다.
특정한 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110)은 액체 천연 가스, 액체 질소, 액체 수소, 액체 헬륨, 이산화수소(H2S), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화황(SO2), 및 트레이드(trade) 할로겐화물과 같은 석유 화학 잔류물들에 비활성인 물질 또는 코팅을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 UHMWPE와 같은 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. UHMWPE는 열화(degradation)에 대한 저항, 극저온에서 또는 그 근처에서의 초인장 세기(superior tensile strength), 및 파손시 최소의 연장과 같은 여러 장점들을 제공한다. 추가로, 스크레이퍼 링(110)의 고리형 특성은, 스크레이퍼 링(110)의 내부 직경이 극저온, 또는 초극저온 온도로의 노출시 접촉하도록 하여, 이를 통해 저온에서 내부 구성 요소(104)에 대한 스크래핑 힘을 증가시킨다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 극저온 온도로 노출되기 전에 그리고 설치 이전에 주변 상태에서 측정된 초기 내부 직경(IDI)과, -183℃에서의 설치 이전에 측정된 유효 내부 직경(IDE)을 가질 수 있고, 여기서 IDE는 IDI보다 작다. 예를 들어, 특정한 상황에서, IDE는 0.99IDI보다 작을 수 있고, 0.98IDI보다 작을 수 있고, 0.97IDI보다 작을 수 있고, 0.96IDI보다 작을 수 있고, 0.95IDI보다 작을 수 있고, 0.9IDI보다 작을 수 있고, 0.85IDI보다 작을 수 있고, 또는 0.8IDI보다 작을 수 있다. 다른 경우에, IDE는 0.1IDI이상일 수 있다.
스크레이퍼 링(110)이 수축될 때, 스크레이퍼 링(110)은 내부 구성 요소(104)에 대해 방사상 배향된 부하 힘을 제공할 수 있다. 실시예에서, -183℃에서 측정된 부하 힘은 1 N/cm2 이상일 수 있고, 2 N/cm2 이상일 수 있고, 3 N/cm2 이상일 수 있고, 4 N/cm2 이상일 수 있고, 5 N/cm2 이상일 수 있고, 6 N/cm2 이상일 수 있고, 7 N/cm2 이상일 수 있고, 8 N/cm2 이상일 수 있고, 9 N/cm2 이상일 수 있고, 10 N/cm2 이상일 수 있고, 15 N/cm2 이상일 수 있고, 20 N/cm2 이상일 수 있고, 30 N/cm2 이상일 수 있고, 40 N/cm2 이상일 수 있고, 50 N/cm2 이상일 수 있고, 60 N/cm2 이상일 수 있고, 70 N/cm2 이상일 수 있고, 80 N/cm2 이상일 수 있고, 90 N/cm2 이상일 수 있고, 또는 100 N/cm2 이상일 수 있다. 더욱이, 183℃에서 측정된 부하 힘은 500 N/cm2 보다 크지 않을 수 있는데, 예컨대, 400 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 300 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 200 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 175 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 150 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 125 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 또는 심지어 100 N/cm2 보다 크지 않을 수 있다. 특정한 실시예들에서, 부하 힘은 접촉 면(114)을 따라 측정된 바와 같이 균일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 부하 힘은 접촉 면(114)을 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 부하 힘은 축방향 면들(120 및 122) 중 적어도 하나 근처에서 가장 높을 수 있다.
실시예에서, 스크레이퍼 링(110)은 100 N/cm2 보다 크지 않는, 50 N/cm2 보다 크지 않는, 25 N/cm2 보다 크지 않는, 10 N/cm2 보다 크지 않는, 5 N/cm2 보다 크지 않는, 1 N/cm2 보다 크지 않는, 0.1 N/cm2 보다 크지 않는, 또는 0.01 N/cm2 보다 크지 않는 실온(예를 들어, 22℃)에서 측정된 부하 힘을 제공할 수 있다. 특정한 실시예에서, 실온에서의 부하 힘은 적어도 0 N/cm2 일 수 있다.
실시예에서, 조립체(100)는 고리형 오목부(138)에 배치된 고리형 밀봉부(128)를 더 포함할 수 있다. 밀봉부(128)는 서로 평행하게 힐(heel)(130)로부터 연장하는 핑거들(fingers)(132 및 134)을 갖는 힐(130)을 포함할 수 있다. 전력 공급 요소(136)는 유효 밀봉 특징을 제공하도록 서로 이격된 핑거들(132 및 134) 사이에 배치될 수 있고, 핑거들(132 및 134)을 방사상 편향할 수 있다. 핑거들(132 및 134)은 조립 이전에 나타날 때 내부 및 외부 구성 요소들(102 및 104)로 확대된 도 1에 도시된다. 당업자는, 핑거들(132 및 134)이 조립시 방사상 방향으로 압축한다는 것을 전체 개시를 읽은 후에 인식할 것이다.
실시예에서, 고리형 밀봉부(128)는 스크레이퍼 링(110)의 물질과 상이한 물질을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 고리형 밀봉부(128)는 폴리머를 포함할 수 있다. 폴리머는 예를 들어, 폴리케톤, 폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리테르이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설폰, 폴리아미드이미드, 초고분자량 폴리에틸렌, 플루오로폴리머, 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 플루오로폴리머들은 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), PTFE, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA), 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 및 비닐리덴 플루오라이드의 테르폴리머(THV), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 코폴리머(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머(ECTFE), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 플루오로폴리머들은 특정한 실시예들에 따라 사용된다.
특정한 실시예에서, 고리형 밀봉부(128)는 내부 또는 외부 구성 요소들(102 또는 104)에 대해 슬라이딩 특징들을 개선하기 위해 연마(lubrication)를 포함할 수 있다. 예시적인 연마제들은 몰리브덴 디설파이드, 텅스텐 디설파이드, 그래파이트, 그래핌(grapheme), 팽창된 그래파이트, 붕소 니트레이드, 탈크(talc), 칼슘 플루오라이드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 연마제는 알루미나, 실리카, 이산화 티타늄, 칼슘 플루오라이드, 붕소 니트라이드, 운모, 규회석, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드, 지르코니아, 카본 블랙, 색소(pigments), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
특정한 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110)은 축방향으로 고리형 밀봉부(128)로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 스크레이퍼 링(110) 및 고리형 밀봉부(128)는 적어도 0.1 cm만큼, 적어도 1 cm만큼, 적어도 2 cm만큼, 적어도 3cm만큼, 적어도 4cm만큼, 적어도 5cm만큼, 적어도 10cm만큼, 또는 적어도 25cm만큼 이격될 수 있다. 다른 실시예들에서, 스크레이퍼 링(110) 및 고리형 밀봉부(128)는 1000cm 보다 크지 않은 것만큼, 500cm 보다 크지 않은 것만큼, 또는 100cm 보다 크지 않은 것만큼 이격될 수 있다. 그러한 스페이싱은, 조립체가 큰 온도 경사도에 노출될 수 있는 응용들에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 특정한 응용에서, 고리형 오목부(108) 근처의 조립체(100)의 온도는 고리형 오목부(138) 근처의 온도보다 상당히 더 차가울 수 있다. PTFE와 같은 물질이 고리형 밀봉부(128)에 적합할 수 있지만, 스크레이퍼 링(110)이 고리형 오목부(108)에서 낮은 온도 동작 상태를 고려하여 UHMWPE와 같은 상이한 물질을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 낮은 온도 동작 상태에 노출될 때, 스크레이퍼 링(110)은 내부 구성 요소(104)로부터 오염물을 효율적으로 스크래핑할 수 있어서, 밀어 넣어진 액체에 오염물이 도달하는 것이 방지된다.
특정한 상황들에서, 고리형 밀봉부(128)는 스크레이퍼 링(110)의 두께보다 더 큰, 조립체에서의 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 최대 두께를 가질 수 있다. 이것은, 스크레이퍼가 내부 구성 요소(102)에 접착되거나 냉동된 오염물을 제거하는 동안, 고리형 밀봉부(128)가 느슨한 오염물의 진입(ingress)에 대해 보호하도록 할 수 있다.
특정한 실시예들에서, 조립체(100)는 스크레이퍼 링(110)의 축방향 단부(120 또는 122)에 배치된 고리형 스페이서(142)를 더 포함할 수 있다. 고리형 스페이서(142)는 고리형 오목부(108)에 배치될 수 있다. 실시예에서, 고리형 스페이서(142)는 스크레이퍼 링(110)의 축방향 단부(120 또는 122)에 접할 수 있다. 다른 실시예에서, 고리형 스페이서는 스크레이퍼 링(110)의 두께 이상인, 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 두께를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 고리형 스페이서(142)는 스크레이퍼 링(110)의 물질과 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고리형 스페이서(142)는 폴리케톤, 폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리테르이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설폰, 폴리아미드이미드, 초고분자량 폴리에틸렌, 플루오로폴리머, 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 플루오로폴리머들은 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), PTFE, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA), 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 및 비닐리덴 플루오라이드의 테르폴리머(THV), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 코폴리머(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머(ECTFE), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 플루오로폴리머들은 특정한 실시예들에 따라 사용된다.
조립체(100)에서의 스크레이퍼 링(110)의 설치는 보어(106) 내의 내부 구성 요소(102)의 설치 이전에 수행될 수 있다. 스크레이퍼 링(110)은 예를 들어, 압축력에 의해 변형될 수 있고, 고리형 오목부(108)와의 접촉을 달성할 때까지 일정 각도에서 보어(106)에 밀어 넣어질 수 있다. 스크레이퍼 링(110)은 그런 후에 고리형 오목부(108) 내의 위치로 선회될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 고리형 오목부(108)에 대한 스크레이퍼 링(110)의 언더사이징(undersizing)은, 사용자가 전체 스크레이퍼 링(110)을 고리형 오목부(108)에 과-설치(over-install), 선회, 및 배열하도록 함으로써 더 용이한 설치를 허용할 수 있다. 설치 이후에, 내부 구성 요소(102)는 보어(106) 내의 위치로 병진 이동될 수 있다. 겹쳐진(또는 부분적으로 겹쳐진) 구성 요소들을 활용하는 전형적인 조립체들은, 구성 요소들이 상이할 비율로 변형할 수 있을 때 설치하기 상대적으로 더 어려울 수 있고, 구성 요소들은 최종 배향으로 선회하기 더 어렵게 만드는 더 큰 부피를 점유할 수 있고, 구성 요소들은 서로에 대해 미끄러질 수 있어서, 수정을 위해 조립체의 제거를 요구한다. 더욱이, 최내부(innermost) 구성 요소가 일반적으로 외부 구성 요소들의 사용자의 시야를 차단하기 때문에, 구성 요소들이 고리형 오목부에서 한 번 정렬되는 지의 여부를 아는 것은 종종 불가능하다.
도 2를 참조하면, 다른 실시예들에서, 조립체(200)는 고리형 오목부(208)에 배치된 2차 스크레이퍼 링(244)을 포함할 수 있다. 2차 스크레이퍼 링(244)은 스크레이퍼 링(110)에 대해 위에 기재된 것과 유사한 임의의 수의 속성들 또는 특징들을 가질 수 있다. 특정한 경우에, 고리형 스페이서(242)는 스크레이퍼 링(210)과 2차 스크레이퍼 링(244) 사이에 배치될 수 있다. 스크레이퍼 링(210), 고리형 스페이서(242), 및 2차 스크레이퍼 링(244)은 고리형 오목부(208) 내에서 서로에 대해 부유할 수 있다. 즉, 스크레이퍼 링(210), 고리형 스페이서(242), 및 2차 스크레이퍼 링(244)은 서로 연결 해제될 수 있고, 서로에 대해 이동할 수 있다. 고리형 스페이서(242)는 서로에 대해 스크레이퍼 링(210) 또는 2차 스크레이퍼 링(244)의 상대적인 슬라이딩을 개선할 수 있어서, 그 사이의 상대적인 회전 이동을 허용한다.
특정한 실시예에서, 2차 스크레이퍼 링(244), 고리형 스페이서(242), 및 스크레이퍼 링(210)은 개별적으로 설치될 수 있어서, 최대 설치 공간을 허용하고, 최종 조립에 도달하는데 더 용이하게 한다. 다른 실시예들에서, 2차 스크레이퍼 링(244), 고리형 스페이서(242), 및 스크레이퍼 링(210)은 단일 유닛으로서 설치될 수 있고, 즉 이들은 한 번에 함께 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에서, 조립체(300)는 비대칭 단면 프로파일을 갖는 그루브들(316)을 갖는 스크레이퍼 링(310)을 포함할 수 있다. 스크레이퍼 링(310)은 스크레이퍼 링(110 또는 210)에 대해 위에서 기재된 것과 유사한 임의의 수의 속성들 또는 특징들을 가질 수 있다. 실시예에서, 비대칭 그루브들(316)은 유체 펌핑을 개선할 수 있어서, 보어(306)를 따라 통과하기 전에 잠재적인 오염물들을 배출할 수 있다. 2차 스크레이퍼 링(344)은 개선된 양방향 스크래핑 및 펌핑 작용을 허용하기 위해 반대로 배향된 그루브들(316)을 가질 수 있다.
많은 상이한 양상들 및 실시예들이 가능하다. 이들 양상들 및 실시예들의 몇몇은 아래에 기재된다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는, 이들 양상들 및 실시예들이 단지 예시적이고, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다는 것을 인식할 것이다. 실시예들은 아래에 기술된 항목들 중 하나 이상에 따를 수 있다.
항목 1, 선형 운동 조립체용 스크레이퍼 링으로서,
내부 구성 요소와 접촉하도록 적응된 접촉 면을 갖는 고리형 바디를 포함하고,
고리형 바디는 적어도 75 x 10-6/℃의 선형 열 팽창 계수를 갖는 물질을 포함한다.
항목 2. 선형 운동을 위한 조립체로서,
보어와, 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 제 1 고리형 오목부를 한정하는 외부 구성 요소;
보어에 배치된 내부 구성 요소로서, 내부 구성 요소는 보어 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록 적응되는, 내부 구성 요소;
제 1 고리형 오목부에 배치되고, 내부 구성 요소와 접촉하는 스크레이퍼 링으로서, 스크레이퍼 링은 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는, 스크레이퍼 링을 포함한다.
항목 3. 선형 운동을 위한 조립체로서,
보어와, 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 제 1 고리형 오목부를 한정하는 외부 구성 요소;
보어에 배치된 내부 구성 요소로서, 내부 구성 요소는 보어 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록 적응되는, 내부 구성 요소; 및
제 1 고리형 오목부에 배치되고, 내부 구성 요소와 접촉하는 스크레이퍼 링으로서, 스페이서의 임의의 부분과 외부 구성 요소의 방사상 최외각 표면 사이에 구성 요소가 배치되지 않는, 스크레이퍼 링을 포함한다.
항목 4. 항목 1 또는 3의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 스크레이퍼 링은 초고분자량 폴리에틸렌을 포함한다.
항목 5. 항목 2 내지 4 중 어느 한 항목의 조립체로서, 스크레이퍼 링은 -183℃에서 측정된 내부 구성 요소에 대한 부하 힘을 제공하도록 적응되고, 부하 힘은 1 N/cm2 이상일 수 있고, 2 N/cm2 이상일 수 있고, 3 N/cm2 이상일 수 있고, 4 N/cm2 이상일 수 있고, 5 N/cm2 이상일 수 있고, 6 N/cm2 이상일 수 있고, 7 N/cm2 이상일 수 있고, 8 N/cm2 이상일 수 있고, 9 N/cm2 이상일 수 있고, 10 N/cm2 이상일 수 있고, 15 N/cm2 이상일 수 있고, 20 N/cm2 이상일 수 있고, 30 N/cm2 이상일 수 있고, 40 N/cm2 이상일 수 있고, 50 N/cm2 이상일 수 있고, 60 N/cm2 이상일 수 있고, 70 N/cm2 이상일 수 있고, 80 N/cm2 이상일 수 있고, 90 N/cm2 이상일 수 있고, 또는 100 N/cm2 이상일 수 있고, 스크레이퍼 링은 183℃에서 측정된 내부 구성 요소에 대한 부하 힘을 제공하도록 적응되고, 부하 힘은 500 N/cm2 보다 크지 않을 수 있는데, 예컨대, 400 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 300 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 200 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 175 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 150 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 125 N/cm2 보다 크지 않을 수 있고, 또는 심지어 100 N/cm2 보다 크지 않을 수 있다.
항목 6. 항목 2 내지 5 중 어느 한 항목의 조립체로서, 제 1 고리형 오목부는 방사상 외부 표면을 포함하고, 스크레이퍼 링은 적어도 하나의 온도에 노출될 때 제 1 고리형 오목부의 방사상 외부 표면 및 내부 구성 요소의 표면과 접촉하도록 구성되고, 스크레이퍼 링은 제 1 고리형 오목부의 깊이보다 작은 두께를 갖는다.
항목 7. 항목 2 내지 6 중 어느 한 항목의 조립체로서, 조립체는
고리형 밀봉부를 더 포함하고, 고리형 밀봉부는
힐과, 힐로부터 연장하는 제 1 및 제 2 핑거들; 및
제 1 및 제 2 핑거들 사이에 배치된 전력 공급 요소를 포함한다.
항목 8. 항목 7의 조립체로서, 스크레이퍼 링은 축방향으로 고리형 밀봉부로부터 이격되고, 스크레이퍼 링은 적어도 0.1cm만큼, 적어도 1cm만큼, 적어도 2cm만큼, 적어도 3cm만큼, 적어도 4cm만큼, 적어도 5cm만큼, 적어도 10cm만큼, 또는 적어도 25cm만큼 고리형 밀봉부로부터 이격되고, 스크레이퍼 링은 1000cm보다 크지 않은 것만큼, 500cm보다 크지 않은 것만큼, 또는 100cm보다 크지 않은 것만큼 고리형 밀봉부로부터 이격된다.
항목 9. 항목 7 또는 8의 조립체로서, 고리형 밀봉부는 스크레이퍼 링과 상이한 물질을 포함하고, 고리형 밀봉부는 플루오로폴리머를 포함하고, 고리형 밀봉부는 PTFE를 포함하고, 고리형 밀봉부는 충진재(filler)를 포함한다.
항목 10. 항목 7 내지 9 중 어느 한 항목의 조립체로서, 고리형 밀봉부는 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 제 2 고리형 오목부 내에 배치된다.
항목 11. 항목 7 내지 10 중 어느 한 항목의 조립체로서, 고리형 밀봉부는 조립체에서의 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 최대 두께를 갖고, 스크레이퍼 링은 조립체에서의 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 두께를 갖고, 고리형 밀봉부의 최대 두께는 스크레이퍼 링의 두께보다 크다.
항목 12. 항목 2 내지 11 중 어느 한 항목의 조립체로서,
스크레이퍼 링의 축방향 단부에 배치된 고리형 스페이서를 더 포함한다.
항목 13. 항목 12의 조립체로서, 고리형 스페이서는 고리형 오목부 내에 배치되고, 고리형 스페이서는 스페이서 링의 축방향 단부에 접하고, 고리형 스페이서는 조립체에서의 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 두께를 갖고, 이 두께는 조립체에서의 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 스페이서 링의 두께이상이고, 고리형 스페이서는 스페이서 링과 상이한 물질을 포함하고, 고리형 스페이서는 플루오로폴리머를 포함하고, 고리형 스페이서는 PTFE를 포함한다.
항목 14. 항목 12 또는 13의 조립체로서, 2차 스페이서 링을 더 포함하고, 고리형 스페이서는 스페이서 링과 2차 스페이서 링 사이에 배치된다.
항목 15. 항목 1 내지 14 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 선형 운동 조립체는 피스톤 조립체를 포함한다.
항목 16. 항목 1 내지 15 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 선형 운동 조립체는 -100℃미만, -125℃미만, -150℃미만, -175℃미만, -200℃미만, 또는 -225℃미만의 온도에서 동작하도록 적응된다.
항목 17. 항목 1 내지 16 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 스페이서 링은 적어도 1mm, 적어도 2mm, 적어도 3mm, 적어도 4mm, 적어도 5mm, 또는 적어도 10mm의 주변 상황에서의 방사상 방향으로 측정된 두께를 갖고, 스크레이퍼 링은 100mm보다 크지 않는, 75mm보다 크지 않는, 50mm보다 크지 않는, 또는 25mm보다 크지 않는 두께를 갖는다.
항목 18. 항목 1 내지 17 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 스페이서 링은 적어도 1mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm, 적어도 25mm, 적어도 50mm, 적어도 75mm, 또는 적어도 100mm의 주변 상황에서의 축방향으로 측정된 폭을 갖고, 스크레이퍼 링은 1000mm보다 크지 않는, 500mm보다 크지 않는, 250mm보다 크지 않는, 또는 150mm보다 크지 않는 폭을 갖는다.
항목 19. 항목 1 내지 18 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 스페이서 링은 주변 상황에서 설치되지 않은 상태로 측정된 초기 내부 직경(IDI)과, -183℃에서 설치되지 않은 상태로 측정된 유효 내부 직경(IDE)을 갖고, IDE는 IDI보다 작고, IDE는 0.99IDI미만, 0.98IDI미만, 0.97IDI미만, 0.96IDI미만, 0.95IDI미만, 0.9IDI미만, 0.85IDI미만, 또는 0.8IDI미만이다.
항목 20. 항목 1 내지 19 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 스크레이퍼 링은 일반적으로 직사각형 단면 프로파일을 갖는 고리형 바디를 포함하고, 스크레이퍼 링은 직사각형 단면 프로파일을 갖는 고리형 바디를 포함한다.
항목 21. 항목 1 내지 20 중 어느 한 항목의 스페이서 링 또는 조립체로서, 스페이서 링은 내부 구성 요소와 접촉하도록 적응된 접촉 면, 접촉 면과 마주보는 방사상 외부 면, 및 제 1 및 제 2 축방향 면들을 갖는 고리형 바디를 포함한다.
항목 22. 항목 21의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 스크레이퍼 링의 고리형 바디는 제 1 및 제 2 축방향 면들 중 적어도 하나 상에 배치된 범퍼를 더 포함하고, 범퍼는 스크레이퍼 링의 두께보다 작은 거리로 제 1 및 제 2 면들 중 적어도 하나를 따라 연장한다.
항목 23. 항목 21 또는 22의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 스크레이퍼 링은 접촉 면으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하는 그루브를 더 한정한다.
항목 24. 항목 1 또는 23의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 그루브는 적어도 2개의 그루브들, 적어도 3개의 그루브들, 적어도 4개의 그루브들, 또는 적어도 5개의 그루브들을 포함하고, 그루브는 20개보다 크지 않은 그루브들, 또는 10개보다 크지 않은 그루브들을 포함한다.
항목 25. 항목 1, 23 및 24 중 어느 한 항목의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 그루브는 단면에서 볼 때 대칭적이다.
항목 26. 항목 1, 23 내지 25 중 어느 한 항목의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 그루브는 단면에서 볼 때 비대칭적이고, 그루브는 조립체로의 오염물의 진입을 방지하도록 적응되고, 그루브는, 밀봉 링이 축방향으로 병진 이동될 때 조립체로부터 오염물을 펌핑하도록 적응된다.
항목 27. 항목 1, 2 및 4 내지 26 중 어느 한 항목의 스크레이퍼 링 또는 조립체로서, 스크레이퍼 링은 스크레이퍼 링의 임의의 위치와 외부 구성 요소 사이에 구성 요소가 존재하지 않도록 배치된다.
위에 기재된 모든 특징들이 요구되는 것은 아니고, 특정한 특징의 부분이 요구되지 않을 수 있고, 하나 이상의 특징들이 기재된 것들 외에 제공될 수 있다는 것이 주지된다. 또한 더욱, 특징들이 기재되는 순서는 특징들이 설치되는 순서일 필요는 없다.
특정한 특징들은 명백함을 위해, 개별적인 실시예들의 정황에서 본 명세서에 기재되고, 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있다. 이와 달리, 간략함을 위해 단일 실시예의 정황에서 기재되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 하위 조합들에서 제공될 수 있다.
이점들, 다른 장점들, 및 문제들에 대한 해법들은 특정한 실시예들에 관해 위에서 기재되었다. 하지만, 임의의 이점, 장점, 또는 해법이 발생하거나 더 두드러지도록 할 수 있는 이점들, 장점들, 문제들에 대한 해법들, 및 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항의 중요하고, 요구되고, 또는 필수적인 특징으로서 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에 기재된 실시예들의 본 명세서 및 예시들은 다양한 실시예들의 구조의 일반적인 이해를 제공하도록 의도된다. 본 명세서 및 예시들은 본 명세서에 기재된 구조들 또는 방법들을 이용하는 장치 및 시스템들의 모든 요소들 및 특징들의 철저하고 포괄적인 설명으로서 작용하도록 의도되지 않는다. 개별적인 실시예들은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있고, 이와 달리, 간략함을 위해, 단일 실시예의 정황에서 기재되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다. 더욱이, 범위들에서 언급된 값들의 인용은 참조된 마지막 범위 값들을 포함하는, 그러한 범위 내의 각각의 값을 포함한다. 많은 다른 실시예들은 본 명세서를 읽은 후에만 당업자에게 명백할 수 있다. 다른 실시예들은, 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 임의의 변화가 본 개시의 범주로부터 벗어나지 않고도 이루어질 수 있도록 본 개시로부터 사용되고 도출될 수 있다. 따라서, 본 개시는 제한하기보다 예시적인 것으로 간주될 것이다.

Claims (15)

  1. 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링(scraper ring)으로서,
    내부 구성 요소와 접촉하도록 적응된 접촉 면을 갖는 고리형 바디(annular body)를 포함하고,
    상기 고리형 바디는 적어도 75 x 10-6/℃의 선형 열 팽창 계수를 갖는 물질을 포함하는, 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링.
  2. 선형 운동을 위한 조립체로서,
    보어(bore)와, 상기 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되는 제1 고리형 오목부를 획정하는 외부 구성 요소;
    상기 보어에 배치된 내부 구성 요소로서, 상기 보어 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록 적응되는, 상기 내부 구성 요소; 및
    상기 제1 고리형 오목부에 배치되고, 상기 내부 구성 요소와 접촉하는 스크레이퍼 링으로서, 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는, 상기 스크레이퍼 링을 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  3. 선형 운동을 위한 조립체로서,
    보어와, 상기 보어로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되는 제1 고리형 오목부를 획정하는 외부 구성 요소;
    상기 보어에 배치된 내부 구성 요소로서, 상기 보어 내에서 길이 방향으로 병진 이동하도록 적응되는, 상기 내부 구성 요소; 및
    상기 제1 고리형 오목부에 배치되고, 상기 내부 구성 요소와 접촉하는 스크레이퍼 링으로서, 상기 스크레이퍼 링의 임의의 부분과 상기 제1 고리형 오목부의 방사상 최외각 표면 사이에 어떠한 구성 요소도 배치되지 않는, 상기 스크레이퍼 링을 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  4. 청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 스크레이퍼 링은 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는, 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링 또는 선형 운동을 위한 조립체.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크레이퍼 링은 10 N/cm2 이상의 -183℃에서 측정된 상기 내부 구성 요소에 대한 부하 힘을 제공하도록 적응되는, 선형 운동을 위한 조립체.
  6. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립체는
    고리형 밀봉부를 더 포함하고, 상기 고리형 밀봉부는
    힐(heel)과, 상기 힐로부터 연장되는 제1 핑거(finger) 및 제2 핑거; 및
    상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거 사이에 배치된 전력 공급(energizing) 요소를 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 스크레이퍼 링은 적어도 5cm만큼 축방향으로 상기 고리형 밀봉부로부터 이격되는, 선형 운동을 위한 조립체.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서, 상기 고리형 밀봉부는 상기 스크레이퍼 링과는 상이한 물질을 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  9. 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고리형 밀봉부는 상기 조립체 내에 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 최대 두께를 갖고, 상기 스크레이퍼 링은 상기 조립체 내에 설치 이전에 방사상 방향으로 측정된 두께를 갖고, 상기 고리형 밀봉부의 상기 최대 두께는 상기 스크레이퍼 링의 상기 두께보다 큰, 선형 운동을 위한 조립체.
  10. 청구항 2 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 링의 축방향 단부에 배치된 고리형 스페이서(annular spacer)를 더 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 고리형 스페이서는 상기 스크레이퍼 링의 상기 축방향 단부에 접하고, 상기 고리형 스페이서는 상기 스크레이퍼 링과는 상이한 물질을 포함하는, 선형 운동을 위한 조립체.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서, 2차 스크레이퍼 링을 더 포함하고, 상기 고리형 스페이서는 상기 스크레이퍼 링과 상기 2차 스크레이퍼 링 사이에 배치되는, 선형 운동을 위한 조립체.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 운동 조립체는 -100℃ 미만의 온도에서 동작하도록 적응된 피스톤 조립체를 포함하는, 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링 또는 선형 운동을 위한 조립체.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크레이퍼 링은 주변 조건에서 미설치 상태에서 측정된 초기 내부 직경(IDI)과, -183℃에서 미설치 상태에서 측정된 유효 내부 직경(IDE)을 갖되, IDE는 IDI보다 작은, 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링 또는 선형 운동을 위한 조립체.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 스크레이퍼 링은 제1 축방향 면 및 제2 축방향 면을 포함하고, 상기 제1 축방향 면과 상기 제2 축방향 면 중 적어도 하나에 범퍼가 배치되는, 선형 운동 조립체를 위한 스크레이퍼 링 또는 선형 운동을 위한 조립체.
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