弾性エネルギー付与要素でカム作用されるシールアセンブリ
【課題】移動可能な第一の表面と第二の表面との間の開いた空間を密封するためのシールアセンブリを提供する。
【解決手段】シールアセンブリ１０は、ギャップによって間隔を空けられた第一および第二の機能的表面を密封する。第一の表面は、基部表面２０ならびに第一の側部表面および第二の側部表面を有するシール溝を備える。シール溝内の密封要素３０は、基部表面２０に対して平行に延びるフット部分３２を有し、フット部分３２は、第二の機能的表面に係合する。フット部分３２から基部表面２０の方へと延びるレッグ部分３４は、第一の表面および第二の表面を有する。密封要素３０に隣接する補助リング５０は、密封要素３０が押し出されてギャップに入ることを防止する。補助リング５０の第一の面は、レッグ部分３４の第二の表面に嵌合し、そして第二の面は、シール溝の第一の面および第二の面のうちの一方と嵌合する。
【解決手段】シールアセンブリ１０は、ギャップによって間隔を空けられた第一および第二の機能的表面を密封する。第一の表面は、基部表面２０ならびに第一の側部表面および第二の側部表面を有するシール溝を備える。シール溝内の密封要素３０は、基部表面２０に対して平行に延びるフット部分３２を有し、フット部分３２は、第二の機能的表面に係合する。フット部分３２から基部表面２０の方へと延びるレッグ部分３４は、第一の表面および第二の表面を有する。密封要素３０に隣接する補助リング５０は、密封要素３０が押し出されてギャップに入ることを防止する。補助リング５０の第一の面は、レッグ部分３４の第二の表面に嵌合し、そして第二の面は、シール溝の第一の面および第二の面のうちの一方と嵌合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、移動可能な第一の円筒形表面と第二の円筒形表面との間のクリアランス空間またはギャップを密封するためのシールアセンブリに関し、そしてより特定すると、円筒形表面のうちの一方と接触する、傾斜した「Ｌ」字型またはフット形状の要素を備えるシールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧液体システムにおける流体の漏出制御のために設計されるシールアセンブリは、当該分野において一般的に公知である。このようなシールは、例えば、航空宇宙産業用途（航空管制塔、着陸装置および液圧アクチュエータが挙げられる）において見出され得る。このような用途において使用されるシールは、種々の異なる幾何学的形状を有し得、一方で、全てのシールが、ほぼ同じ機能を果たす。異なる形状および／または材料のシールは、異なる型（例えば、作動条件）の用途のために、よりよく適する。当該分野において一般的に公知である、高圧液圧用途のためのシールに伴う１つの問題は、密封要素またはキャップ要素が、しばしば、この密封要素が接触する円筒形表面に対して均一な圧力を付与する様式で、エネルギー付与されないことである。さらに、当該分野において公知である液圧シールのいくつかは、非常に加圧された液圧システムに付随する、極度に高い圧力および／または温度に耐えることができない。従って、先行技術の液圧シールの多くは、過剰の水および／またはキャップ要素に対する不均一な付加分布に起因して、漏出しやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、キャップ要素に対する均一な付加分布を提供することによって、高圧、高温の液圧システムにおいて漏出を防ぎ得、これによって、長期間のシール寿命およびより良好な密封性を得る、移動可能な第一の表面と第二の表面との間の開いた空間を密封するためのシールアセンブリを有することが、望ましい。従って、シールを収容するための、閉じた壁の溝が必要とされる。このことは、閉じた壁の溝に設置するために充分な変形を可能にするように、構造が充分の可撓性であり、同時になお、圧力による押し出しに対する耐性、密封の効率、および耐摩耗性を充分に提供する、シール設計を必要とする。このことは、棒型のシールに対して特に適用可能であり、そしてまた、既存のグランドの旧型のシールを取り替えるために、特に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の簡単な要旨）
手短に言えば、本発明の第一の局面によれば、シールアセンブリが、ギャップにより間隔を空けている嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために、適合される。この第一の表面は、環状のシールアセンブリ受容溝を備える。この溝は、ほぼ軸方向の基部表面と、この基部表面からほぼ直角に延びるほぼ環状の第一の側部表面および第二の側部表面とにより、規定される。密封要素が、このシールアセンブリ受容溝内に配置されるように、構成される。この密封要素は、フット部分を備え、このフット部分は、基部表面に対してほぼ平行に延び、そして第二の機能的表面を少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分から、基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間に第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、シールアセンブリ受容溝内で、密封要素に隣接して配置され、密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。この補助リングは、第一の面および第二の面を有する。補助リングの第一の面は、密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成される。補助リングの第二の面は、シールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。エネルギー付与要素は、シールアセンブリ受容溝内で、基部表面と密封要素のフット部分との間に位置するように、構成される。このエネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、密封要素のレッグ部分およびフット部分に均一な圧力を付与する。
【０００５】
本発明の第二の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップにより間隔を空けられる、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために、適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、この基部表面に対してほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって、規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成される。第二の密封要素は、フット部分を有し、このフット部分は、基部表面に対して実質的に平行に延び、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に嵌合するように位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分殻基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二のシールアセンブリ受容溝の内部で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて、第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。補助リングの第三の面は、第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を有し、この角度の付いた凹部は、第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空ける。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝の中で、基部表面と第二の密封要素のフット部分との間に位置するように構成される。このエネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、第二の密封要素のレッグ部分およびフット部分に、均一な圧力を付与する。
【０００６】
本発明の第三の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップによって間隔を空けられる、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝、および第三の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、それぞれの基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合して位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成される。第二の密封要素は、フット部分を有し、このフット部分は、基部表面に対してほぼ平行に延び、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分から、基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二の密封アセンブリ受容溝内で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。保持リングは、第一の面および第二の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成される。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内で、基部表面と第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように、構成される。エネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、第二の密封要素のレッグ部分およびフット部分に均一な圧力を付与する。スクレーパ要素は、第三の密封アセンブリ受容溝内に配置されるように構成され、そして密封アセンブリが使用中である場合に、第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。
【０００７】
本発明の第四の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップにより間隔を空けた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、それぞれの基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって、規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に位置し、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に位置するように構成され、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされる。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二のシールアセンブリ受容溝内で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素と少なくとも部分的に係合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。補助リングの第三の面は、第二の機能的表面に面し、角度の付いた凹部を有し、この角度の付いた凹部は、第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空ける。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内で、基部表面と第二の密封要素との間に配置されるように構成される。エネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、第二の密封要素および補助リングに圧力を付与する。
【０００８】
上記要旨、および以下の発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と組み合わせて読まれる場合に、よりよく理解される。本発明を説明する目的で、現在好ましい実施形態が、図面に示される。しかし、本発明は、図示される正確な配置および構成に限定されないことが、理解されるべきである。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
ギャップによって間隔を空けられた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、環状のシールアセンブリ受容溝を備え、該溝は、ほぼ軸方向の基部表面と、該基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面によって規定されており、該シールアセンブリは、
該シールアセンブリ受容溝内に位置するように構成された、密封要素であって、該密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされ、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、密封要素；
補助リングであって、該補助リングは、比較的硬い材料から作製されており、そして該密封要素に隣接して該シールアセンブリ受容溝内に位置し、該密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面および第二の面を有し、該補助リングの第一の面は、該密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該シールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されている、補助リング；ならびに
該基部表面と該密封要素のフット部分との間で、該シールアセンブリ受容溝内に位置するように構成されたエネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該レッグ部分と該密封要素のフット部分とに、均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目２）
前記エネルギー付与要素が、前記密封要素のレッグ部分にカム作用して、該補助リングの第一の面に対して均一な圧力を提供する、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目３）
前記フット部分が、少なくとも１つの溝を備え、該溝は、前記第二の機能的表面に面する、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目４）
前記少なくとも１つの溝の上部分が円弧状である、項目３に記載のシールアセンブリ。
（項目５）
前記少なくとも１つの溝が、少なくとも１つの側部分を備え、該側部分は、前記フット部分に対して角度を付けられている、項目３に記載のシールアセンブリ。
（項目６）
前記第一の先端角度と前記第二の先端角度との合計が、約１８０°である、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目７）
前記補助リングの第一の面と前記第二の機能的表面との間の、第三の先端角度が、鈍角である、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目８）
前記補助リングの第一の面と前記第二の機能的表面との間の第三の先端角度が、前記第一の先端角度とおよそ等しい、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目９）
前記シールアセンブリが、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇによって、前記シールアセンブリ受容溝に設置されるように構成されている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１０）
前記補助リングが、前記第二の機能的表面に面する第三の面を備え、該補助リングの第三の面が、凹部を備え、該凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１１）
前記凹部が、ほぼ「Ｖ」字の形状である、項目１０に記載のシールアセンブリ。
（項目１２）
前記エネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１０に記載のシールアセンブリ。
（項目１３）
前記シールアセンブリが使用中である場合に、前記補助リングが、前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１４）
ギャップによって間隔を空けている、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合されている、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の溝および第二の溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって規定されており、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面に少なくとも部分的に位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成された、第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該第二のシールアセンブリ受容溝の該基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされており、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製される補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内に、該第二の密封要素に隣接して配置されて、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第三の面は、該第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、補助リング；ならびに
該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該基部表面と該第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように構成された、エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封要素のレッグ部分とフット部分とに均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目１５）
前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１６）
前記第一の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１７）
前記第二の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１８）
ギャップによって間隔を空けられている、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝および第三の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝および第三の環状シールアセンブリ受容溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とにより規定されており、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成された第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該第二のシールアセンブリ受容溝の基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされており、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製された補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該第二の密封要素に隣接して配置され、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面および第二の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されている、補助リング；
該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該基部表面と該第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように構成された、エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封部材のレッグ部分とフット部分とに、均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素；ならびに
第三のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該シールアセンブリが使用中である場合に、該第二の機能的表面に少なくとも部分的に係合するように位置決めされている、スクレーパ要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目１９）
前記スクレーパ要素が、前記第二の機能的表面に面する第一の面を備え、該スクレーパ要素の第一の面は、角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、項目１８に記載のシールアセンブリ。
（項目２０）
前記第一の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１８に記載のシールアセンブリ。
（項目２１）
ギャップにより間隔を空けられた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の溝および第二の溝は、各々、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の表面および第二の表面とにより規定され、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成されており、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされる、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製された補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内に、該第二の密封要素に隣接して配置され、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素と少なくとも部分的に係合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の該第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第三の面は、該第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、補助リング；ならびに
エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該第二のシールアセンブリ受容溝の内部で、該基部表面と該第二の密封要素との間に配置されるように構成されており、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封要素および該補助リングに圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目２２）
前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記エネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目２１に記載のシールアセンブリ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールアセンブリの断面図である。
【図２】図２は、部分的に加圧された状態の、図１に示されるシールアセンブリの断面図である。
【図３】図３は、非常に加圧された状態の、図１のシールアセンブリの断面図である。
【図４】図４は、本発明の第二の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールアセンブリの断面図である。
【図５】図５は、本発明の第三の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールシステムの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第四の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールシステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
特定の専門用語が、以下の明細書において、簡便なためにのみ使用され、限定するとはみなされない。用語「右」、「左」、「下」、および「上」は、参照される図面における方向を示す。用語「内側」および「外側」は、シールアセンブリおよびその指定される部品の幾何学的中心に向かう方向およびこの中心から離れる方向をそれぞれいう。これらの専門用語は、上で詳細に言及された用語、それらの派生語および類似の趣旨の用語を包含する。
ここで図面を詳細に参照すると、図面において、同じ番号は、全体にわたって類似の要素を指すために使用され、図１〜３には、本発明の好ましい実施形態に従うシールアセンブリが示されており、一般に、１０で表される。シールアセンブリ１０は、嵌合する第一の機能的表面１４および第二の機能的表面１６との間の、クリアランス空間またはギャップ１２を密封するために使用される。第一の表面１４は、ほぼ環状のシールアセンブリ受容溝１８を、内部に備える。シールアセンブリ受容溝１８は、ほぼ矩形の断面であり、そしてほぼ軸方向の基部表面２０と、基部表面２０からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面２２および第二の側部表面２４とにより規定される。
【００１１】
第一の機能適用面１４および第二の機能的表面１６は、好ましくは、互いに対して軸方向に移動可能である。第一の表面１４は、ほぼ円筒形の開口部を規定し得、そして第二の表面は、ほぼ円筒形の相補的な形状を規定し得、この第二の表面は、第一の表面１４によって規定される開口部内にスライド可能に配置される。第一の表面１４および第二の表面１６が存在する代表的な部材の例としては、それぞれハウジングおよび棒が挙げられる。このようなシステムにおいて、シールアセンブリ受容溝１８は、半径方向内向きに面し（例えば、棒の方に開口する）、そして第二の表面１６は、半径方向外向きに面する。このようなシールアセンブリは、一般に、棒型シールと称される。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、シールアセンブリ受容溝１８は、半径方向外向きに面し得、そして第二の表面１６は、半径方向内向きに面し得ることが、当業者によって理解される。このようなシールアセンブリは、一般に、ピストン型シールと称される。
【００１２】
図１を参照すると、シールアセンブリ１０（加圧されていない状態で示されている）は、ほぼ環状のキャップまたは密封要素３０を備え、この要素は、ほぼ傾斜した「Ｌ」字型またはフット型の断面を有する。密封要素３０は、シールアセンブリ受容溝１８の内部に配置されるように構成される。密封要素３０は、フット部分３２を備え、このフット部分は、基部表面２０から間隔を空けており、そしてこの基部表面に対してほぼ平行に延びる。従って、従って、フット部分３２は、密封要素３０がシールアセンブリ受容溝１８内に位置決めされる場合に、フット部分３２の下表面３１が第二の機能的表面１６と部分的に係合し、そして嵌合するように、位置決めされる。フット部分３２の上表面３３は、ほぼ平坦であり、そして軸方向の基部表面２０に対して平行である。シールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４に面する、フット部分３２の端部において、上表面３３は、軸方向の基部表面２０の方へと上向きに、保持リップ２９へと移行する。
【００１３】
密封要素３０は、レッグ部分３４をさらに備え、このレッグ部分は、フット部分３２から基部表面２０の方へと、ある傾斜で上向きに延びる。レッグ部分３４は、フット部分３２とおよそ類似の厚さを有する。レッグ部分３４は、ほぼ平行な第一の表面３６および第二の表面３８を備える。第一の先端角度４０が、レッグ部分３４の第一の表面３６と、フット部分３２との間に規定され、そして好ましくは、鈍角である。第二の先端角度４２が、レッグ部分３４の第二の表面３８と、フット部分３２との間に規定され、そして好ましくは、鋭角である。好ましくは、第一の角度４０と第二の角度４２との合計は、約１８０°である。従って、レッグ部分３４は、フット部分３２から基部表面２０の方へと上向きに、第二の機能的表面１６に対してある傾斜角度で延びる。レッグ部分３４は、円形移行部３５によってフット部分３３２に接続されており、これは、密封要素３０に対する応力を軽減することを補助する。レッグ部分３４は、頂部表面３９をさらに備え、この頂部表面は、ほぼ平坦であり、そして基部表面２０に対して平行である。従って、密封要素３０は、好ましくは、図１〜図３に一般的に示される断面形状を有する。
【００１４】
密封要素３０のフット部分３２は、さらに好ましくは、１つ以上の溝４４を備え、これらの溝は、第二の機能的表面１６に面する。溝４４の上部分は、好ましくは、円弧状の形状である。さらに、溝４４は、好ましくは、側部分４６を備え、この側部分は、フット部分３２に対して直角ではない。すなわち、例えば、図１に示されるように、溝４４は、傾斜した円弧状の断面形状を有する空間を、第二の表面１６を覆って、レッグ部分３２の下表面３１の、第二の表面１６に接触する部分の間に形成する。溝４４の、円弧状の角度の付いた形状は、圧力が、第二の機能的表面１６に対して密封要素３０に付与される場合に、レッグ部分３２と第二の表面１６との密封接触を増加させることを補助する。すなわち、フット部分３２のした表面３１に溝を提供することによって、フット部分３２に付与されて第二の機能的表面１６を押し付けて付与される力が、下表面３１の、第二の機能的表面１６に実際に接触する部分のみに分配されることを可能にする。従って、フット部分３２と第二の機能的表面１６との間に、より高い密封力が達成される。なぜなら、フット部分３２全体に対する圧力が、実際に、接触表面より小さい部分に沿って、第二の機能的表面１６に付与されるからである。さらに、溝４４の円弧状の形状は、フット部分３２に対する力が、下表面３１の、第二の機能的表面１６に接触している部分に等しく分配されることを可能にする。従って、溝４４の円弧状の形状は、フット部分３２および溝４４に対する力の負均一な分配により引き起こされる、密封要素３０の磨耗および亀裂を防止することを補助する。さらに、溝４４の形状は、シールが一方向（密封）に移動する際に流体を保持することを補助し、一方で、逆方向における流体の噴きもれ（排気）を助ける。より具体的には、シールアセンブリ１０が、図１〜３に示されるような矢印の方向に移動する場合、溝４４の側部分４６の角度は、少量の流体が密封要素３０を通って流れることを可能にし、これによって、このシステムが排気することを可能にする。
【００１５】
密封要素３０は、密封要素３０の、シールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４に面する側に位置する、１つ以上の切り欠き３７をさらに備える。切り欠き３７は、好ましくは、フット部分３２の上表面３３から下表面３１へと、長手軸方向に延びる。切り欠き３７は、シールアセンブリ１０が（圧力の非存在下で）シールアセンブリ受容溝１８を第二の側部表面２４の方へと移動させる場合に、密封要素３０が、第二の側部表面２４を密封することを防止する。従って、矢印の方向からの圧力の反復の際に、この圧力は、シールアセンブリ１０を、第一の側部表面２２の方へと、適切なシール位置まで押し、これによって、噴きもれを防止する。当業者は、切り欠き３７が、一般に、密封要素３０の側部において、円形の連続性が何らかの不完全さを有する形態を採り得ることを理解する。
【００１６】
密封要素３０は、好ましくは、適度の磨耗を有する弾性ポリマー材料から作製され、そしてより好ましくは、熱可塑性の炭素充填されたＰＴＦＥから作製される。しかし、当業者は、密封要素３０が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の適切な材料（例えば、無機物および二硫化モリブデンを充填されたＰＲＦＥ、黒鉛を充填されたＰＴＦＥ、顔料および二硫化モリブデンを充填されたＰＴＦＥ、ポリイミドを充填されたＰＴＦＥ、または他の任意の適切なポリマー材料）から作製され得ることを理解する。
【００１７】
シールアセンブリ１０は、押し出し防止リングまたは補助リング５をさらに備え、このリングは、シールアセンブリ受容溝１８内に配置される。補助リング５０は、好ましくは、シールアセンブリ受容溝１８内で、密封要素３０に隣接して位置決めされて、密封要素３０に圧力が付与される場合に、密封要素３０が押し出されて、第一の機能的表面１４と第二の機能的表面１６の間の密封ギャップ１２に入ることを防止する。好ましくは、補助リング５０は、断面がほぼ三角形であり、そして好ましくは、閉じた溝内への設置を容易にするために、当該分野において周知の様式で、スカーフカットされる。
【００１８】
補助リング５０は、第一の面５２および第二の面５４を備える。補助リング５０は、シールアセンブリ受容溝１８内に、補助リング５０の第一の面５２が、密封要素３０のレッグ部分３４の第二の表面３８と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、位置決めされる。第二の先端角度４８が、補助リング５０の第一の面５２と、第二の機能的表面１６との間に規定され、そして好ましくは、鈍角である。より好ましくは、第三の先端角度４８は、第一の先端角度４０とおよそ等しく、その結果、補助リング５０の第一の面５２と、密封要素３０のレッグ部分３４とは、互いに平行であり、第二の機能的表面１６に対して同じ角度で、基部表面２０の方へと上方に延びる。このような構成は、レッグ部分３４の第二の表面３８が、補助リング５０の第一の面５２と完全に嵌合することを可能にする。
【００１９】
補助リング５０の第二の面５４は、好ましくは、側部表面２２および２４に対して平行であり、そしてシールアセンブリ受容溝１８の第一の側部表面２２および第二の側部表面２４のうちの一方と嵌合する。すなわち、図１〜図３に示されるように、補助リング５０の第二の面５４は、シールアセンブリ受容溝１８の第一の側部表面２２と嵌合する。しかし、当業者は、補助リング５０および密封要素３０が、補助リング５０の第二の面５４がシールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４と嵌合するように構成および位置決めされ得ることを、認識する。補助リング５０の第三の表面５６は、好ましくは、基部表面２０に対して平行であり、そしてシールアセンブリ１０がシールアセンブリ受容溝１８内に配置される場合、第二の機能的表面１６と嵌合する。従って、補助リング５０は、第一の表面１４と第二の表面１６との間のクリアランスギャップ１２を閉じ、これによって、密封要素３０が圧力下にある場合に、密封要素３０が押し出されて、クリアランスギャップ１２に入ることを防止する。当業者は、補助リング５０がまた、シールアセンブリ１０が前後に移動する際に、第二の機能的表面からの望ましくない埃、細片または氷を除去して、密封要素３０を保護するためのスクレーパ要素として働くように構成され得ることを認識する。スクレーパ要素は、密封の分野において周知である。
【００２０】
図４を参照すると、本発明に従うシールアセンブリ１０’の代替の実施形態が示されている。単純にするために、シールアセンブリ１０’を記載する際に、図１〜図３のシールアセンブリ１０に関して異なる要素のみが、議論される。シールアセンブリ１０’の、シールアセンブリ１０と同じかまたは実質的に類似の要素は、図４において、上に記載されたものと同じ参照番号で標識される。シールアセンブリ１０’において、補助リング５０’の第三の面５６’は、上記のように、第二の機能的表面１６と完全には係合および嵌合しない。むしろ、第三の面５６’は、凹部５７’を備え、その結果、第三の面５６’の少なくとも一部は、第二の機能的表面１６から部分的に間隔を空ける。好ましくは、凹部５７’は、図４に示されるように、角度を付けられるか、またはほぼ「Ｖ」字の形状である。凹部５７’の角度の付いた形状は、より大きい下向きの圧力が、補助リング５０’によって、第二の機能的表面１６に付与されることを可能にし、これによって、密封要素３０が押し出されてクリアランスギャップ１２に入ることに対するさらなる抵抗を提供する。このような構成はまた、補助リング５０’が、上記のように、シールアセンブリ１０のためのスクレーパ要素として機能することを可能にする。補助リング５０’の第産の面５６’および／または凹部５７’は、補助リング５０’が密封要素３０のクリアランスギャップ１２内への押し出しを防止し得、そしてまた、圧力が密封要素３０に付与される場合に第二の機能的表面１６を擦り得るままである限り、当該分野において周知の他の様式で構成され得る。
【００２１】
補助リング５０は、好ましくは、密封要素３０の材料より比較的硬い材料から作製され、そして補助リングは、スペーサ溝の設計のための産業において代表的に見出されるように、高圧および／または大きい直径方向クリアランスの要素において使用するために、適用可能である。例えば、ナイロンまたは熱可塑性物質（例えば、潤滑ポリエーテルエーテルケトン）が、使用され得る。当業者は、補助リング５０が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、他の材料から作製され得ることを認識する。例えば、より低い強度および／またはより低い摩擦が必要とされる、低圧および／または密な直径方向クリアランスの用途において、補助リング５０は、密封要素３０に関して上に記載されたものと類似の、ＰＴＦＥベースの材料から作製され得る。
【００２２】
シールアセンブリ１０は、当該分野において一般公知であるエネルギー付与要素または拡張要素と類似の、エネルギー付与要素７０をさらに備える。エネルギー付与要素７０は、密封要素３０を、第二の機能的表面１６との密封係合に付勢する。エネルギー付与要素７０は、好ましくは、シールアセンブリ受容溝１８内で、基部表面２０と密封要素３０のフット部分３２との間に配置される。エネルギー付与要素は、上表面７２を備え、この上表面は、ほぼ平行であり、そしてシールアセンブリ受容溝１８の基部表面２０に対して平行である。図１の加圧されていない状態において示されるように、エネルギー付与要素の上表面７２は、好ましくは、基部表面２０と接触し、そして嵌合する。同様に、エネルギー付与要素７０は、下表面７４を備え、この下表面は、上表面７２に対してほぼ平行である。下表面７４は、フット部分３２の上表面３３の少なくとも一部と嵌合する。加圧されていない状態において、エネルギー付与要素７０は、密封要素３０のフット部分３２の上表面３３が、エネルギー付与要素７０の下表面７４の周りにフィットするような大きさにされる。従って、エネルギー付与要素７０は、フット部分３２がレッグ部分３４に移行する箇所と、フット部分３２がその反対側で保持リップ２９に以降すする箇所との間で、上表面３３に存在する。
【００２３】
加圧されていない状態において、エネルギー付与要素７０は、ほぼ矩形の断面形状を有し、これは、その反対側に、第一の突出部７６および第二の突出部７８を備える。エネルギー付与要素７０は、好ましくは、以下でより詳細に議論されるように、フット部分３２を半径方向外向きに、第二の機能的表面１６の方へと付勢し、そして同時に、レッグ部分３４を、ほぼ軸方向に、補助リング５０の方へと付勢するように、設計される。突出部７６および７８は、エネルギー付与要素７０が、安定性のために、およそ密封要素３０の長さに延びることを可能にし、これによって、密封要素３０の揺動を防止することを補助する。さらに、突出部７６および７８は、圧縮される場合にエネルギー付与要素７０が延びる余分の自由空間を提供する。
【００２４】
好ましくはエネルギー付与要素７０は、耐久性のある可撓性エラストマー材料から作製される。例えば、シールアセンブリ１０が使用される特定の用途（流体、温度）に依存して、エネルギー付与要素７０は、エラストマー（例えば、ニトリル化合物またはエチレンプロピレン化合物）から作製され得る。必要な弾性特性を有する他の任意の適切なエラストマー（例えば、フルオロシリコーンまたはフルオロカーボン）が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用され得る。
【００２５】
図１〜図３は、シールアセンブリ１０に対するエネルギーが次第に増加する状態の連続で、シールアセンブリ１０が変形する様式を示す。上記のように、図１は、シールアセンブリ１０およびその対応する要素を、加圧されていない状態で示す。圧力がシールアセンブリ１０に付与されるにつれて、エネルギー付与要素７０は、軸方向と半径方向との両方に「カム作用」し、その結果、第二の突出部７８を有するエネルギー付与要素７０の面がかなり変形し、密封要素３０のレッグ部分３４の第一の表面３６とほぼ平行な、変形した表面７９を生じる（図２および図３を参照のこと）。従って、エネルギー付与要素７０が変形すると、このエネルギー付与要素は、半径方向内向きに押され、密封要素３０のフット部分３２の上表面３３に入る。同様に、エネルギー付与要素７０は、レッグ部分３４の第一の表面３６に相補的に嵌合し、そしてこの表面を押し付ける。より大きい圧力がシールアセンブリ１０に付与されると、エネルギー付与要素７０は、さらに変形して、エネルギー付与要素７０と密封要素３０のレッグ部分３４との間の、図１に示される空間全てを満たす。従って、図３の高度に圧縮された状態において、密封要素７０の上表面７２および下表面７４は、レッグ部分３４の第一の表面３６から、基部表面２０およびフット棒分３２の上表面３３に沿って延びる。カム作用および生じる変形は、シールアセンブリに圧力が付与される場合に、エネルギー付与要素７０が、密封要素３０のフット部分３２とレッグ部分とに、均一な圧力を付与することを可能にする。その結果、シール要素３０は、フット部分３２の下表面３１を介して溝４４を覆って、第二の機能的表面１６と係合し、第一の機能的表面１４と第二の機能的表面１６との間に、均一に分配されたシールを作製する。
【００２６】
エネルギー付与要素７０が密封要素３０とカム作用すると、密封要素３０のレッグ部分３４は、補助リング５０の第一の表面５２を軸方向に押し付けて付勢する。補助リング５０は、好ましくは、密封要素３０より硬い材料から作製されるので、レッグ部分３４は、補助リング５０の第一の表面５２に沿って上向きに延び、シールアセンブリ受容溝１８に入り、その結果、レッグ部分３４の頂部表面３９は、シールアセンブリ受容溝１８の軸方向基部表面２０と嵌合する。補助リング５０の下表面５６は、第二の機能的表面１６と接触するので、フット部分３２もレッグ部分３４も、押し出されて密封ギャップ１２に入らない。その結果、フット部分３２は、第二の機能的表面１６に対して密封力を付与し、そしてレッグ部分３４は、エネルギー付与要素７０のカム作用に応答して、上方に拡張し、軸方向の基部表面２０と嵌合させられるのみである。類似の様式で、エネルギー付与要素７０から後からは、補助リング５０にカム作用して、基部表面２０と第二の機能的表面１６との両方との密接な接触を維持する。従って、図２および図３に示されるように、密封要素３０と補助リング５０との両方が、図１の圧縮されていない状態とほぼ同じ断面形状を、圧力下で維持する。同様に、図４の補助リング５０’は、圧力が増加する際に、形状を維持する。
【００２７】
図１〜図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０のさらなる利点は、エネルギー付与要素７０および密封要素３０が、密封の分野において一般的に公知であるＭａｒｃｅｌｌｉｎｇ技術を使用して、閉じた棒型グランド（ｇｌａｎｄ）に容易に設置され得ることである。レッグ部分３４は、上記のように、フット部分３２に対してある角度にあるので、密封要素３０がシールアセンブリ受容溝１８内への設置のためにＭａｒｃｅｌｌされると、レッグ部分３４は、平坦になる（すなわち、第一の先端角度４０が１８０度に近付く）傾向がある。従って、「平坦になった」密封要素３０は、シールアセンブリ受容溝１８内に容易に設置される。密封要素３０の、自然な圧縮されていない状態における、角度の付いたフット形状の断面に起因して、密封要素３０は、密封要素に対するさらなるひずみ（これは、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇプロセスを不可能にし得るか、または他の様式でシールを損傷し得る）なしで、シールアセンブリ受容溝１８内で、所望の位置（図１を参照のこと）を自然に達成する傾向がある。さらに、上記のように、密封要素３０のフット部分３２およびレッグ部分３４は、ほぼ均一な厚さを有する。従って、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇプロセスを使用する設置の間、この密封要素は、エネルギー付与要素７０および受容溝１８の周りで容易に調節および操作され、そして不均一な厚さを有する密封要素においてのような、さらなる応力（これは、シールを弱化させる傾向がある）を付与しない。当業者は、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇ技術を使用してより単純な様式で閉じた溝に設置することを可能にする、他の公知の高圧シールと比較してより効率的でありかつより少ないシール損傷を引き起こす高圧シールが、非常に有利であることを認識する。本明細書中に記載されるシールアセンブリ１０はまた、当該分野において一般的に公知である他のシール設置技術を使用して、設置され得る。
【００２８】
シールアセンブリ１０は、一方向シールとして機能し、そして種々のシールシステムにおいて、一次シールまたは二次シールとして利用され得る。
【００２９】
本発明による別の実施形態において、図１〜図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０はまた、他の公知のシールアセンブリと組み合わせて使用されて、より有利な密封結果を提供し得る。図５を参照すると、多重のシールアセンブリ１１０，１８０を有するタンデムシールシステム１０５が示されている。タンデムシールシステムは、当該分野において一般的に公知であり、そして一般に、一次シールとして作用する１つのシールアセンブリと、二次シールとして作用する１つ以上の残りのシールアセンブリを備える。シールシステム１０５において、シールアセンブリ１８０は、一次シールであり、そしてシールアセンブリ受容溝１８８内に存在して、嵌合する第一の機能的表面１１４と第二の機能的表面１１６との間のクリアランスギャップ１１２をシールする。
【００３０】
一次シールアセンブリ１８０は、密封要素１８２を備え、この密封要素は、好ましくは、ほぼＣ字型であり、そして好ましくは、低温において、クリアランスギャップ１１２を漏出を防ぐように密封し得る。密封要素１８２は、好ましくは、金属ばねによりエネルギー付与される（「ＭＳＥ」）型のシールである。すなわち、密封要素１８２は、代表的に、金属ばねエネルギー付与企図共に使用されるものである。ＭＳＥシールは、当該分野において一般的に公知である。しかし、シールアセンブリ１８０は、好ましくは、弾性エネルギー付与要素１８４を備え、このエネルギー付与要素は、密封要素１８２のＣ字型によって形成されるジャケットに収容される。エネルギー付与要素１８４は好ましくは、Ｏリングの形態であるが、当業者に周知である他の構成であり得る。−６５°Ｆ以下の温度で機能し得るシールアセンブリを使用することがしばしば望ましいので、エネルギー付与要素１８４は、好ましくは、フルオロシリコーン（「ＦＶＭＱ」）から作製される。この材料は、−８０°Ｆ〜３５０°Ｆの範囲の温度を有する。従って、ＦＶＭＱをエネルギー付与要素１８４を形成する材料として使用することの１つの利点は、ＦＶＭＱが、優れた使用可能温度を有することである。ＦＶＭＱは、比較的柔軟な弱い材料であり、従って、耐磨耗性が乏しいが、エネルギー付与要素１８４は、密封要素１８２のジャケット内に収容されるので、エネルギー付与要素１８４は、一般に、要素から保護され、そしてシールアセンブリ受容溝１８８の内部に対する摩擦から保護される。エネルギー付与要素１８４は、本発明に従って、他の柔軟な低温材料から作製され得る。例えば、パーフルオロエーテルは、−８０°Ｆで機能し得、そしてエネルギー付与要素１８４が作製される柔軟な材料である。シールアセンブリ１８０は、補助リング１８６をさらに備え、この補助リングは、当業者によってよく理解されている様式で、密封要素１８２が押し出されて、クリアランスギャップ１１２に入ることを防止することを補助する。従って、設置されて加圧される場合、図５に示されるシールアセンブリ１８０は、図１に示される矢印の方向の圧力に抵抗して一方向シールを形成する。
【００３１】
シールアセンブリ１８０は、クリアランスギャップ１１２を通る低温での漏出を防止するので、シールシステム１５において、密封要素１８２が適用可能であるより高い温度で、漏出を防止することが必要である。シールシステム１０５において、二次シールは、シールアセンブリ１１０である。シールアセンブリ１１０は、図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０’と実質的に類似であり、そして図１〜図４に関して上に記載されたものと同じ特徴の全てを備える。具体的には、シールアセンブリ１１０は、凹部５７’を有する補助リング５０’を備える。エネルギー付与要素７０は、フルオロカーボン（「ＦＫＭ」）から作製されるので、エネルギー付与要素７０は、エネルギー付与要素１８４より良好な耐磨耗製を有する。従って、エネルギー付与要素７０が露出しており、そしてシールアセンブリ受容溝１１８と接触しているという事実は、重要ではない。シールシステム１０５が作動する環境の温度が低下するにつれて、密封された流体は、より粘性になる。従って、一次シールアセンブリ１８０（低温での漏出を防止するように設計される）は、シールアセンブリ１１０（例えば、二次シールアセンブリ）がクリアランスギャップ１１２を密封する能力が低い場合、またはもはや密封する能力がない場合に、クリアランスギャップ１１２を密封する。代替の材料（例えば、パーフルオロエーテルおよびＥＰＤＭが、リン酸エステル流体系において使用され得る。
【００３２】
図５に示されるシールシステム１０５を使用する１つの利点は、タンデムシールシステムにおいてしばしば使用される、第三のシールアセンブリ（図示せず）の排除である。より具体的には、代表的な航空管制または他の液圧用途において、一次シール、二次シールおよびスクレーパ要素（第三のシールアセンブリ受容溝内に配置される）が存在する。上記のように、スクレーパ要素の目的は、望ましくない埃、細片および氷を、第二の機能的表面から除去し、そして他の密封要素が二次機能表面を横断する際に、これらの要素を保護することである。代表的に、このようなスクレーパ要素は、その独自のエネルギー付与要素を利用する。しかし、シールアセンブリとスクレーパ要素との組み合わせは、タンデムシールシステムにおける第三のアセンブリとしての別体の個々のスクレーパ要素に対する必要性を排除する。従って、図５に示される構成において、スクレーパアセンブリ（図示せず）は、二次シールアセンブリ１１０によって置き換えてられており、このアセンブリは、補助リング５０’を備え、この補助リング自体が、補助リングとスクレーパ要素との両方として機能する。試験により、この構成が、実際に、独自のエネルギー不予期を有する別体のスクレーパ要素を有するシールシステムより良好なシール性を生じることが示されている。従って、タンデムシールシステムにおけるスクレーパ要素は、第二の機能的表面から誇りおよび細片を擦り落とすのみでなく、流体と、この表面を横切る各通路との境界層を擦り落とす傾向もまた有する。この流体の境界層の除去は、クリアランスギャップを通る流体のさらなる漏出をもたらす。しかし、スクレーパ要素を、上記のようなシールアセンブリ１１０に追加する結果として、スクレーパ要素は、第二の機能的表面に対して、従来の個々にエネルギー付与されるスクレーパ要素ほど大きい下向きの圧力を付与しない。その構造に起因して、補助リング５０’は、全として、第二の機能的表面から埃および細片を擦り落とし得るが、流体のさらなる境界層を擦り落とすほど充分に強くはない。従って、第二の機能的表面を横切って、シールアセンブリ１１０の各経路によって、より少ない流体が失われる。
【００３３】
図５を参照して腕に記載されたタンデムシールシステム１０５において、当業者は、シールアセンブリ１８０が、当業者に公知の密封要素と、エネルギー付与器と、補助リングとの、任意の組み合わせであり得、これらは、低温での漏出を防止する能力を有する一次シールを形成することを認識する。このような任意の一次シールは、シールアセンブリ１１０と共に機能し得る。
【００３４】
さらに、当業者は、図１のシールアセンブリ１０（例えば、補助リング５０を有するシールアセンブリ）が、本発明の範囲に従って、一次シール（例えば、上記シールアセンブリ１８０）、および第三のグランドまたは受容溝内に配置された従来のスクレーパ要素（例えば、図６を参照のこと）または凹状のスクレーパ要素（例えば、補助リング５０’）のいずれかと組み合わせて使用され得ることを、認識する。図６は、本発明による、一次シールアセンブリ１８０、二次シールアセンブリ１０、およびスクレーパアセンブリ２９０を有するシールシステム２０５を示す。この二次シールアセンブリは、密封要素３０、エネルギー付与要素７０および補助リング５０を備える。このスクレーパアセンブリは、スクレーパ要素２９２およびエネルギー付与要素２９４を、スクレーパアセンブリ受容溝２９８内に備える。図６に示されるエネルギー付与要素２９４は、好ましくは、当該分野において一般的に公知であるような、金属ばねエネルギー付与器である。当業者は、スクレーパアセンブリ２９０が、当該分野において一般的に公知であるスクレーパ要素および／またはエネルギー付与要素の任意の組み合わせを利用し得、その結果、シールシステム２０５が、上記特徴を有するスクレーパ要素を備えることを、認識する。
【００３５】
上記実施形態の広範な新規性概念から逸脱することなく、上記実施形態に対して変更がなされ得ることが、当業者によって理解される。従って、本発明は、開示される特定の実施形態には限定されず、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明の精神および範囲内の改変を網羅することを意図されることが、理解される。
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、移動可能な第一の円筒形表面と第二の円筒形表面との間のクリアランス空間またはギャップを密封するためのシールアセンブリに関し、そしてより特定すると、円筒形表面のうちの一方と接触する、傾斜した「Ｌ」字型またはフット形状の要素を備えるシールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧液体システムにおける流体の漏出制御のために設計されるシールアセンブリは、当該分野において一般的に公知である。このようなシールは、例えば、航空宇宙産業用途（航空管制塔、着陸装置および液圧アクチュエータが挙げられる）において見出され得る。このような用途において使用されるシールは、種々の異なる幾何学的形状を有し得、一方で、全てのシールが、ほぼ同じ機能を果たす。異なる形状および／または材料のシールは、異なる型（例えば、作動条件）の用途のために、よりよく適する。当該分野において一般的に公知である、高圧液圧用途のためのシールに伴う１つの問題は、密封要素またはキャップ要素が、しばしば、この密封要素が接触する円筒形表面に対して均一な圧力を付与する様式で、エネルギー付与されないことである。さらに、当該分野において公知である液圧シールのいくつかは、非常に加圧された液圧システムに付随する、極度に高い圧力および／または温度に耐えることができない。従って、先行技術の液圧シールの多くは、過剰の水および／またはキャップ要素に対する不均一な付加分布に起因して、漏出しやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、キャップ要素に対する均一な付加分布を提供することによって、高圧、高温の液圧システムにおいて漏出を防ぎ得、これによって、長期間のシール寿命およびより良好な密封性を得る、移動可能な第一の表面と第二の表面との間の開いた空間を密封するためのシールアセンブリを有することが、望ましい。従って、シールを収容するための、閉じた壁の溝が必要とされる。このことは、閉じた壁の溝に設置するために充分な変形を可能にするように、構造が充分の可撓性であり、同時になお、圧力による押し出しに対する耐性、密封の効率、および耐摩耗性を充分に提供する、シール設計を必要とする。このことは、棒型のシールに対して特に適用可能であり、そしてまた、既存のグランドの旧型のシールを取り替えるために、特に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の簡単な要旨）
手短に言えば、本発明の第一の局面によれば、シールアセンブリが、ギャップにより間隔を空けている嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために、適合される。この第一の表面は、環状のシールアセンブリ受容溝を備える。この溝は、ほぼ軸方向の基部表面と、この基部表面からほぼ直角に延びるほぼ環状の第一の側部表面および第二の側部表面とにより、規定される。密封要素が、このシールアセンブリ受容溝内に配置されるように、構成される。この密封要素は、フット部分を備え、このフット部分は、基部表面に対してほぼ平行に延び、そして第二の機能的表面を少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分から、基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間に第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、シールアセンブリ受容溝内で、密封要素に隣接して配置され、密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。この補助リングは、第一の面および第二の面を有する。補助リングの第一の面は、密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成される。補助リングの第二の面は、シールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。エネルギー付与要素は、シールアセンブリ受容溝内で、基部表面と密封要素のフット部分との間に位置するように、構成される。このエネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、密封要素のレッグ部分およびフット部分に均一な圧力を付与する。
【０００５】
本発明の第二の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップにより間隔を空けられる、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために、適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、この基部表面に対してほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって、規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成される。第二の密封要素は、フット部分を有し、このフット部分は、基部表面に対して実質的に平行に延び、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に嵌合するように位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分殻基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二のシールアセンブリ受容溝の内部で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて、第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。補助リングの第三の面は、第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を有し、この角度の付いた凹部は、第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空ける。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝の中で、基部表面と第二の密封要素のフット部分との間に位置するように構成される。このエネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、第二の密封要素のレッグ部分およびフット部分に、均一な圧力を付与する。
【０００６】
本発明の第三の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップによって間隔を空けられる、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝、および第三の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、それぞれの基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合して位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成される。第二の密封要素は、フット部分を有し、このフット部分は、基部表面に対してほぼ平行に延び、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。レッグ部分が、このフット部分から、基部表面の方へと延び、そして第一の表面および第二の表面を有し、その結果、レッグ部分の第一の表面とフット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そしてレッグ部分の第二の表面とフット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二の密封アセンブリ受容溝内で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。保持リングは、第一の面および第二の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成される。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内で、基部表面と第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように、構成される。エネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、第二の密封要素のレッグ部分およびフット部分に均一な圧力を付与する。スクレーパ要素は、第三の密封アセンブリ受容溝内に配置されるように構成され、そして密封アセンブリが使用中である場合に、第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように、位置決めされる。
【０００７】
本発明の第四の局面によれば、シールアセンブリは、ギャップにより間隔を空けた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合される。この第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、これらの溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、それぞれの基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって、規定される。第一の密封要素は、第一のシールアセンブリ受容溝内に位置し、そして第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように、構成される。第二の密封要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内に位置するように構成され、そして第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされる。代表的に比較的硬い材料から作製される補助リングは、第二のシールアセンブリ受容溝内で、第二の密封要素に隣接して配置され、第二の密封要素が押し出されて第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように、構成される。補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有する。補助リングの第一の面は、第二の密封要素と少なくとも部分的に係合するように、構成される。補助リングの第二の面は、第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように、構成される。補助リングの第三の面は、第二の機能的表面に面し、角度の付いた凹部を有し、この角度の付いた凹部は、第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空ける。エネルギー付与要素は、第二のシールアセンブリ受容溝内で、基部表面と第二の密封要素との間に配置されるように構成される。エネルギー付与要素は、このエネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、第二の密封要素および補助リングに圧力を付与する。
【０００８】
上記要旨、および以下の発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と組み合わせて読まれる場合に、よりよく理解される。本発明を説明する目的で、現在好ましい実施形態が、図面に示される。しかし、本発明は、図示される正確な配置および構成に限定されないことが、理解されるべきである。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
ギャップによって間隔を空けられた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、環状のシールアセンブリ受容溝を備え、該溝は、ほぼ軸方向の基部表面と、該基部表面からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面によって規定されており、該シールアセンブリは、
該シールアセンブリ受容溝内に位置するように構成された、密封要素であって、該密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされ、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、密封要素；
補助リングであって、該補助リングは、比較的硬い材料から作製されており、そして該密封要素に隣接して該シールアセンブリ受容溝内に位置し、該密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面および第二の面を有し、該補助リングの第一の面は、該密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該シールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されている、補助リング；ならびに
該基部表面と該密封要素のフット部分との間で、該シールアセンブリ受容溝内に位置するように構成されたエネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該レッグ部分と該密封要素のフット部分とに、均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目２）
前記エネルギー付与要素が、前記密封要素のレッグ部分にカム作用して、該補助リングの第一の面に対して均一な圧力を提供する、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目３）
前記フット部分が、少なくとも１つの溝を備え、該溝は、前記第二の機能的表面に面する、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目４）
前記少なくとも１つの溝の上部分が円弧状である、項目３に記載のシールアセンブリ。
（項目５）
前記少なくとも１つの溝が、少なくとも１つの側部分を備え、該側部分は、前記フット部分に対して角度を付けられている、項目３に記載のシールアセンブリ。
（項目６）
前記第一の先端角度と前記第二の先端角度との合計が、約１８０°である、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目７）
前記補助リングの第一の面と前記第二の機能的表面との間の、第三の先端角度が、鈍角である、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目８）
前記補助リングの第一の面と前記第二の機能的表面との間の第三の先端角度が、前記第一の先端角度とおよそ等しい、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目９）
前記シールアセンブリが、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇによって、前記シールアセンブリ受容溝に設置されるように構成されている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１０）
前記補助リングが、前記第二の機能的表面に面する第三の面を備え、該補助リングの第三の面が、凹部を備え、該凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１１）
前記凹部が、ほぼ「Ｖ」字の形状である、項目１０に記載のシールアセンブリ。
（項目１２）
前記エネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に、前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１０に記載のシールアセンブリ。
（項目１３）
前記シールアセンブリが使用中である場合に、前記補助リングが、前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１に記載のシールアセンブリ。
（項目１４）
ギャップによって間隔を空けている、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合されている、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の溝および第二の溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とによって規定されており、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面に少なくとも部分的に位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成された、第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該第二のシールアセンブリ受容溝の該基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされており、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製される補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内に、該第二の密封要素に隣接して配置されて、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第三の面は、該第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、補助リング；ならびに
該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該基部表面と該第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように構成された、エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封要素のレッグ部分とフット部分とに均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目１５）
前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１６）
前記第一の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１７）
前記第二の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１４に記載のシールアセンブリ。
（項目１８）
ギャップによって間隔を空けられている、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝および第三の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の環状シールアセンブリ受容溝、第二の環状シールアセンブリ受容溝および第三の環状シールアセンブリ受容溝の各々は、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の側部表面および第二の側部表面とにより規定されており、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成された第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、フット部分およびレッグ部分を有し、該フット部分は、該第二のシールアセンブリ受容溝の基部表面に対して実質的に平行に延び、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされており、そして該レッグ部分は、該フット部分から該基部表面の方へと延び、該レッグ部分は、第一の表面および第二の表面を有し、該レッグ部分の第一の表面と該フット部分との間の第一の先端角度は、鈍角であり、そして該レッグ部分の第二の表面と該フット部分との間の第二の先端角度は、鋭角である、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製された補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該第二の密封要素に隣接して配置され、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面および第二の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素のレッグ部分の第二の表面と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されている、補助リング；
該第二のシールアセンブリ受容溝内で、該基部表面と該第二の密封要素のフット部分との間に配置されるように構成された、エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封部材のレッグ部分とフット部分とに、均一な圧力を付与する、エネルギー付与要素；ならびに
第三のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該シールアセンブリが使用中である場合に、該第二の機能的表面に少なくとも部分的に係合するように位置決めされている、スクレーパ要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目１９）
前記スクレーパ要素が、前記第二の機能的表面に面する第一の面を備え、該スクレーパ要素の第一の面は、角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、項目１８に記載のシールアセンブリ。
（項目２０）
前記第一の密封要素が、前記第一の機能的表面と第二の機能的表面との間に、一方向シールを形成する、項目１８に記載のシールアセンブリ。
（項目２１）
ギャップにより間隔を空けられた、嵌合する第一の機能的表面と第二の機能的表面とを密封する際に使用するために適合された、シールアセンブリであって、該第一の表面は、第一の環状シールアセンブリ受容溝および第二の環状シールアセンブリ受容溝を備え、該第一の溝および第二の溝は、各々、ほぼ軸方向の基部表面と、該それぞれの基部表面からほぼ直角に延びるほぼ円形の第一の表面および第二の表面とにより規定され、該シールアセンブリは、
第一の密封要素であって、該第一の密封要素は、該第一のシールアセンブリ受容溝内に配置され、そして該第一の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされるように構成されている、第一の密封要素；
第二の密封要素であって、該第二の密封要素は、該第二のシールアセンブリ受容溝内に配置されるように構成されており、そして該第二の機能的表面と少なくとも部分的に係合するように位置決めされる、第二の密封要素；
比較的硬い材料から作製された補助リングであって、該補助リングは、該第二のシールアセンブリ受容溝内に、該第二の密封要素に隣接して配置され、該第二の密封要素が押し出されて該第一の機能的表面と第二の機能的表面との間のギャップに入ることを防止するように構成されており、該補助リングは、第一の面、第二の面、および第三の面を有し、該補助リングの第一の面は、該第二の密封要素と少なくとも部分的に係合するように構成されており、該補助リングの第二の面は、該第二のシールアセンブリ受容溝の該第一の側部表面および第二の側部表面のうちの一方と少なくとも部分的に嵌合するように構成されており、該補助リングの第三の面は、該第二の機能的表面に面し、そして角度の付いた凹部を備え、該角度の付いた凹部は、該第二の機能的表面から少なくとも部分的に間隔を空けている、補助リング；ならびに
エネルギー付与要素であって、該エネルギー付与要素は、該第二のシールアセンブリ受容溝の内部で、該基部表面と該第二の密封要素との間に配置されるように構成されており、該エネルギー付与要素は、該エネルギー付与要素が圧縮された状態にある場合に、該第二の密封要素および該補助リングに圧力を付与する、エネルギー付与要素、
を備える、シールアセンブリ。
（項目２２）
前記補助リングの第三の面の少なくとも一部が、前記エネルギー付与要素が圧縮状態にある場合に前記第二の機能的表面をこするように構成されている、項目２１に記載のシールアセンブリ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールアセンブリの断面図である。
【図２】図２は、部分的に加圧された状態の、図１に示されるシールアセンブリの断面図である。
【図３】図３は、非常に加圧された状態の、図１のシールアセンブリの断面図である。
【図４】図４は、本発明の第二の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールアセンブリの断面図である。
【図５】図５は、本発明の第三の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールシステムの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第四の好ましい実施形態に従う、設置された未圧縮状態のシールシステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
特定の専門用語が、以下の明細書において、簡便なためにのみ使用され、限定するとはみなされない。用語「右」、「左」、「下」、および「上」は、参照される図面における方向を示す。用語「内側」および「外側」は、シールアセンブリおよびその指定される部品の幾何学的中心に向かう方向およびこの中心から離れる方向をそれぞれいう。これらの専門用語は、上で詳細に言及された用語、それらの派生語および類似の趣旨の用語を包含する。
ここで図面を詳細に参照すると、図面において、同じ番号は、全体にわたって類似の要素を指すために使用され、図１〜３には、本発明の好ましい実施形態に従うシールアセンブリが示されており、一般に、１０で表される。シールアセンブリ１０は、嵌合する第一の機能的表面１４および第二の機能的表面１６との間の、クリアランス空間またはギャップ１２を密封するために使用される。第一の表面１４は、ほぼ環状のシールアセンブリ受容溝１８を、内部に備える。シールアセンブリ受容溝１８は、ほぼ矩形の断面であり、そしてほぼ軸方向の基部表面２０と、基部表面２０からほぼ直角に延びる、ほぼ円形の第一の側部表面２２および第二の側部表面２４とにより規定される。
【００１１】
第一の機能適用面１４および第二の機能的表面１６は、好ましくは、互いに対して軸方向に移動可能である。第一の表面１４は、ほぼ円筒形の開口部を規定し得、そして第二の表面は、ほぼ円筒形の相補的な形状を規定し得、この第二の表面は、第一の表面１４によって規定される開口部内にスライド可能に配置される。第一の表面１４および第二の表面１６が存在する代表的な部材の例としては、それぞれハウジングおよび棒が挙げられる。このようなシステムにおいて、シールアセンブリ受容溝１８は、半径方向内向きに面し（例えば、棒の方に開口する）、そして第二の表面１６は、半径方向外向きに面する。このようなシールアセンブリは、一般に、棒型シールと称される。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、シールアセンブリ受容溝１８は、半径方向外向きに面し得、そして第二の表面１６は、半径方向内向きに面し得ることが、当業者によって理解される。このようなシールアセンブリは、一般に、ピストン型シールと称される。
【００１２】
図１を参照すると、シールアセンブリ１０（加圧されていない状態で示されている）は、ほぼ環状のキャップまたは密封要素３０を備え、この要素は、ほぼ傾斜した「Ｌ」字型またはフット型の断面を有する。密封要素３０は、シールアセンブリ受容溝１８の内部に配置されるように構成される。密封要素３０は、フット部分３２を備え、このフット部分は、基部表面２０から間隔を空けており、そしてこの基部表面に対してほぼ平行に延びる。従って、従って、フット部分３２は、密封要素３０がシールアセンブリ受容溝１８内に位置決めされる場合に、フット部分３２の下表面３１が第二の機能的表面１６と部分的に係合し、そして嵌合するように、位置決めされる。フット部分３２の上表面３３は、ほぼ平坦であり、そして軸方向の基部表面２０に対して平行である。シールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４に面する、フット部分３２の端部において、上表面３３は、軸方向の基部表面２０の方へと上向きに、保持リップ２９へと移行する。
【００１３】
密封要素３０は、レッグ部分３４をさらに備え、このレッグ部分は、フット部分３２から基部表面２０の方へと、ある傾斜で上向きに延びる。レッグ部分３４は、フット部分３２とおよそ類似の厚さを有する。レッグ部分３４は、ほぼ平行な第一の表面３６および第二の表面３８を備える。第一の先端角度４０が、レッグ部分３４の第一の表面３６と、フット部分３２との間に規定され、そして好ましくは、鈍角である。第二の先端角度４２が、レッグ部分３４の第二の表面３８と、フット部分３２との間に規定され、そして好ましくは、鋭角である。好ましくは、第一の角度４０と第二の角度４２との合計は、約１８０°である。従って、レッグ部分３４は、フット部分３２から基部表面２０の方へと上向きに、第二の機能的表面１６に対してある傾斜角度で延びる。レッグ部分３４は、円形移行部３５によってフット部分３３２に接続されており、これは、密封要素３０に対する応力を軽減することを補助する。レッグ部分３４は、頂部表面３９をさらに備え、この頂部表面は、ほぼ平坦であり、そして基部表面２０に対して平行である。従って、密封要素３０は、好ましくは、図１〜図３に一般的に示される断面形状を有する。
【００１４】
密封要素３０のフット部分３２は、さらに好ましくは、１つ以上の溝４４を備え、これらの溝は、第二の機能的表面１６に面する。溝４４の上部分は、好ましくは、円弧状の形状である。さらに、溝４４は、好ましくは、側部分４６を備え、この側部分は、フット部分３２に対して直角ではない。すなわち、例えば、図１に示されるように、溝４４は、傾斜した円弧状の断面形状を有する空間を、第二の表面１６を覆って、レッグ部分３２の下表面３１の、第二の表面１６に接触する部分の間に形成する。溝４４の、円弧状の角度の付いた形状は、圧力が、第二の機能的表面１６に対して密封要素３０に付与される場合に、レッグ部分３２と第二の表面１６との密封接触を増加させることを補助する。すなわち、フット部分３２のした表面３１に溝を提供することによって、フット部分３２に付与されて第二の機能的表面１６を押し付けて付与される力が、下表面３１の、第二の機能的表面１６に実際に接触する部分のみに分配されることを可能にする。従って、フット部分３２と第二の機能的表面１６との間に、より高い密封力が達成される。なぜなら、フット部分３２全体に対する圧力が、実際に、接触表面より小さい部分に沿って、第二の機能的表面１６に付与されるからである。さらに、溝４４の円弧状の形状は、フット部分３２に対する力が、下表面３１の、第二の機能的表面１６に接触している部分に等しく分配されることを可能にする。従って、溝４４の円弧状の形状は、フット部分３２および溝４４に対する力の負均一な分配により引き起こされる、密封要素３０の磨耗および亀裂を防止することを補助する。さらに、溝４４の形状は、シールが一方向（密封）に移動する際に流体を保持することを補助し、一方で、逆方向における流体の噴きもれ（排気）を助ける。より具体的には、シールアセンブリ１０が、図１〜３に示されるような矢印の方向に移動する場合、溝４４の側部分４６の角度は、少量の流体が密封要素３０を通って流れることを可能にし、これによって、このシステムが排気することを可能にする。
【００１５】
密封要素３０は、密封要素３０の、シールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４に面する側に位置する、１つ以上の切り欠き３７をさらに備える。切り欠き３７は、好ましくは、フット部分３２の上表面３３から下表面３１へと、長手軸方向に延びる。切り欠き３７は、シールアセンブリ１０が（圧力の非存在下で）シールアセンブリ受容溝１８を第二の側部表面２４の方へと移動させる場合に、密封要素３０が、第二の側部表面２４を密封することを防止する。従って、矢印の方向からの圧力の反復の際に、この圧力は、シールアセンブリ１０を、第一の側部表面２２の方へと、適切なシール位置まで押し、これによって、噴きもれを防止する。当業者は、切り欠き３７が、一般に、密封要素３０の側部において、円形の連続性が何らかの不完全さを有する形態を採り得ることを理解する。
【００１６】
密封要素３０は、好ましくは、適度の磨耗を有する弾性ポリマー材料から作製され、そしてより好ましくは、熱可塑性の炭素充填されたＰＴＦＥから作製される。しかし、当業者は、密封要素３０が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の適切な材料（例えば、無機物および二硫化モリブデンを充填されたＰＲＦＥ、黒鉛を充填されたＰＴＦＥ、顔料および二硫化モリブデンを充填されたＰＴＦＥ、ポリイミドを充填されたＰＴＦＥ、または他の任意の適切なポリマー材料）から作製され得ることを理解する。
【００１７】
シールアセンブリ１０は、押し出し防止リングまたは補助リング５をさらに備え、このリングは、シールアセンブリ受容溝１８内に配置される。補助リング５０は、好ましくは、シールアセンブリ受容溝１８内で、密封要素３０に隣接して位置決めされて、密封要素３０に圧力が付与される場合に、密封要素３０が押し出されて、第一の機能的表面１４と第二の機能的表面１６の間の密封ギャップ１２に入ることを防止する。好ましくは、補助リング５０は、断面がほぼ三角形であり、そして好ましくは、閉じた溝内への設置を容易にするために、当該分野において周知の様式で、スカーフカットされる。
【００１８】
補助リング５０は、第一の面５２および第二の面５４を備える。補助リング５０は、シールアセンブリ受容溝１８内に、補助リング５０の第一の面５２が、密封要素３０のレッグ部分３４の第二の表面３８と少なくとも部分的に相補的に嵌合するように、位置決めされる。第二の先端角度４８が、補助リング５０の第一の面５２と、第二の機能的表面１６との間に規定され、そして好ましくは、鈍角である。より好ましくは、第三の先端角度４８は、第一の先端角度４０とおよそ等しく、その結果、補助リング５０の第一の面５２と、密封要素３０のレッグ部分３４とは、互いに平行であり、第二の機能的表面１６に対して同じ角度で、基部表面２０の方へと上方に延びる。このような構成は、レッグ部分３４の第二の表面３８が、補助リング５０の第一の面５２と完全に嵌合することを可能にする。
【００１９】
補助リング５０の第二の面５４は、好ましくは、側部表面２２および２４に対して平行であり、そしてシールアセンブリ受容溝１８の第一の側部表面２２および第二の側部表面２４のうちの一方と嵌合する。すなわち、図１〜図３に示されるように、補助リング５０の第二の面５４は、シールアセンブリ受容溝１８の第一の側部表面２２と嵌合する。しかし、当業者は、補助リング５０および密封要素３０が、補助リング５０の第二の面５４がシールアセンブリ受容溝１８の第二の側部表面２４と嵌合するように構成および位置決めされ得ることを、認識する。補助リング５０の第三の表面５６は、好ましくは、基部表面２０に対して平行であり、そしてシールアセンブリ１０がシールアセンブリ受容溝１８内に配置される場合、第二の機能的表面１６と嵌合する。従って、補助リング５０は、第一の表面１４と第二の表面１６との間のクリアランスギャップ１２を閉じ、これによって、密封要素３０が圧力下にある場合に、密封要素３０が押し出されて、クリアランスギャップ１２に入ることを防止する。当業者は、補助リング５０がまた、シールアセンブリ１０が前後に移動する際に、第二の機能的表面からの望ましくない埃、細片または氷を除去して、密封要素３０を保護するためのスクレーパ要素として働くように構成され得ることを認識する。スクレーパ要素は、密封の分野において周知である。
【００２０】
図４を参照すると、本発明に従うシールアセンブリ１０’の代替の実施形態が示されている。単純にするために、シールアセンブリ１０’を記載する際に、図１〜図３のシールアセンブリ１０に関して異なる要素のみが、議論される。シールアセンブリ１０’の、シールアセンブリ１０と同じかまたは実質的に類似の要素は、図４において、上に記載されたものと同じ参照番号で標識される。シールアセンブリ１０’において、補助リング５０’の第三の面５６’は、上記のように、第二の機能的表面１６と完全には係合および嵌合しない。むしろ、第三の面５６’は、凹部５７’を備え、その結果、第三の面５６’の少なくとも一部は、第二の機能的表面１６から部分的に間隔を空ける。好ましくは、凹部５７’は、図４に示されるように、角度を付けられるか、またはほぼ「Ｖ」字の形状である。凹部５７’の角度の付いた形状は、より大きい下向きの圧力が、補助リング５０’によって、第二の機能的表面１６に付与されることを可能にし、これによって、密封要素３０が押し出されてクリアランスギャップ１２に入ることに対するさらなる抵抗を提供する。このような構成はまた、補助リング５０’が、上記のように、シールアセンブリ１０のためのスクレーパ要素として機能することを可能にする。補助リング５０’の第産の面５６’および／または凹部５７’は、補助リング５０’が密封要素３０のクリアランスギャップ１２内への押し出しを防止し得、そしてまた、圧力が密封要素３０に付与される場合に第二の機能的表面１６を擦り得るままである限り、当該分野において周知の他の様式で構成され得る。
【００２１】
補助リング５０は、好ましくは、密封要素３０の材料より比較的硬い材料から作製され、そして補助リングは、スペーサ溝の設計のための産業において代表的に見出されるように、高圧および／または大きい直径方向クリアランスの要素において使用するために、適用可能である。例えば、ナイロンまたは熱可塑性物質（例えば、潤滑ポリエーテルエーテルケトン）が、使用され得る。当業者は、補助リング５０が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、他の材料から作製され得ることを認識する。例えば、より低い強度および／またはより低い摩擦が必要とされる、低圧および／または密な直径方向クリアランスの用途において、補助リング５０は、密封要素３０に関して上に記載されたものと類似の、ＰＴＦＥベースの材料から作製され得る。
【００２２】
シールアセンブリ１０は、当該分野において一般公知であるエネルギー付与要素または拡張要素と類似の、エネルギー付与要素７０をさらに備える。エネルギー付与要素７０は、密封要素３０を、第二の機能的表面１６との密封係合に付勢する。エネルギー付与要素７０は、好ましくは、シールアセンブリ受容溝１８内で、基部表面２０と密封要素３０のフット部分３２との間に配置される。エネルギー付与要素は、上表面７２を備え、この上表面は、ほぼ平行であり、そしてシールアセンブリ受容溝１８の基部表面２０に対して平行である。図１の加圧されていない状態において示されるように、エネルギー付与要素の上表面７２は、好ましくは、基部表面２０と接触し、そして嵌合する。同様に、エネルギー付与要素７０は、下表面７４を備え、この下表面は、上表面７２に対してほぼ平行である。下表面７４は、フット部分３２の上表面３３の少なくとも一部と嵌合する。加圧されていない状態において、エネルギー付与要素７０は、密封要素３０のフット部分３２の上表面３３が、エネルギー付与要素７０の下表面７４の周りにフィットするような大きさにされる。従って、エネルギー付与要素７０は、フット部分３２がレッグ部分３４に移行する箇所と、フット部分３２がその反対側で保持リップ２９に以降すする箇所との間で、上表面３３に存在する。
【００２３】
加圧されていない状態において、エネルギー付与要素７０は、ほぼ矩形の断面形状を有し、これは、その反対側に、第一の突出部７６および第二の突出部７８を備える。エネルギー付与要素７０は、好ましくは、以下でより詳細に議論されるように、フット部分３２を半径方向外向きに、第二の機能的表面１６の方へと付勢し、そして同時に、レッグ部分３４を、ほぼ軸方向に、補助リング５０の方へと付勢するように、設計される。突出部７６および７８は、エネルギー付与要素７０が、安定性のために、およそ密封要素３０の長さに延びることを可能にし、これによって、密封要素３０の揺動を防止することを補助する。さらに、突出部７６および７８は、圧縮される場合にエネルギー付与要素７０が延びる余分の自由空間を提供する。
【００２４】
好ましくはエネルギー付与要素７０は、耐久性のある可撓性エラストマー材料から作製される。例えば、シールアセンブリ１０が使用される特定の用途（流体、温度）に依存して、エネルギー付与要素７０は、エラストマー（例えば、ニトリル化合物またはエチレンプロピレン化合物）から作製され得る。必要な弾性特性を有する他の任意の適切なエラストマー（例えば、フルオロシリコーンまたはフルオロカーボン）が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用され得る。
【００２５】
図１〜図３は、シールアセンブリ１０に対するエネルギーが次第に増加する状態の連続で、シールアセンブリ１０が変形する様式を示す。上記のように、図１は、シールアセンブリ１０およびその対応する要素を、加圧されていない状態で示す。圧力がシールアセンブリ１０に付与されるにつれて、エネルギー付与要素７０は、軸方向と半径方向との両方に「カム作用」し、その結果、第二の突出部７８を有するエネルギー付与要素７０の面がかなり変形し、密封要素３０のレッグ部分３４の第一の表面３６とほぼ平行な、変形した表面７９を生じる（図２および図３を参照のこと）。従って、エネルギー付与要素７０が変形すると、このエネルギー付与要素は、半径方向内向きに押され、密封要素３０のフット部分３２の上表面３３に入る。同様に、エネルギー付与要素７０は、レッグ部分３４の第一の表面３６に相補的に嵌合し、そしてこの表面を押し付ける。より大きい圧力がシールアセンブリ１０に付与されると、エネルギー付与要素７０は、さらに変形して、エネルギー付与要素７０と密封要素３０のレッグ部分３４との間の、図１に示される空間全てを満たす。従って、図３の高度に圧縮された状態において、密封要素７０の上表面７２および下表面７４は、レッグ部分３４の第一の表面３６から、基部表面２０およびフット棒分３２の上表面３３に沿って延びる。カム作用および生じる変形は、シールアセンブリに圧力が付与される場合に、エネルギー付与要素７０が、密封要素３０のフット部分３２とレッグ部分とに、均一な圧力を付与することを可能にする。その結果、シール要素３０は、フット部分３２の下表面３１を介して溝４４を覆って、第二の機能的表面１６と係合し、第一の機能的表面１４と第二の機能的表面１６との間に、均一に分配されたシールを作製する。
【００２６】
エネルギー付与要素７０が密封要素３０とカム作用すると、密封要素３０のレッグ部分３４は、補助リング５０の第一の表面５２を軸方向に押し付けて付勢する。補助リング５０は、好ましくは、密封要素３０より硬い材料から作製されるので、レッグ部分３４は、補助リング５０の第一の表面５２に沿って上向きに延び、シールアセンブリ受容溝１８に入り、その結果、レッグ部分３４の頂部表面３９は、シールアセンブリ受容溝１８の軸方向基部表面２０と嵌合する。補助リング５０の下表面５６は、第二の機能的表面１６と接触するので、フット部分３２もレッグ部分３４も、押し出されて密封ギャップ１２に入らない。その結果、フット部分３２は、第二の機能的表面１６に対して密封力を付与し、そしてレッグ部分３４は、エネルギー付与要素７０のカム作用に応答して、上方に拡張し、軸方向の基部表面２０と嵌合させられるのみである。類似の様式で、エネルギー付与要素７０から後からは、補助リング５０にカム作用して、基部表面２０と第二の機能的表面１６との両方との密接な接触を維持する。従って、図２および図３に示されるように、密封要素３０と補助リング５０との両方が、図１の圧縮されていない状態とほぼ同じ断面形状を、圧力下で維持する。同様に、図４の補助リング５０’は、圧力が増加する際に、形状を維持する。
【００２７】
図１〜図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０のさらなる利点は、エネルギー付与要素７０および密封要素３０が、密封の分野において一般的に公知であるＭａｒｃｅｌｌｉｎｇ技術を使用して、閉じた棒型グランド（ｇｌａｎｄ）に容易に設置され得ることである。レッグ部分３４は、上記のように、フット部分３２に対してある角度にあるので、密封要素３０がシールアセンブリ受容溝１８内への設置のためにＭａｒｃｅｌｌされると、レッグ部分３４は、平坦になる（すなわち、第一の先端角度４０が１８０度に近付く）傾向がある。従って、「平坦になった」密封要素３０は、シールアセンブリ受容溝１８内に容易に設置される。密封要素３０の、自然な圧縮されていない状態における、角度の付いたフット形状の断面に起因して、密封要素３０は、密封要素に対するさらなるひずみ（これは、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇプロセスを不可能にし得るか、または他の様式でシールを損傷し得る）なしで、シールアセンブリ受容溝１８内で、所望の位置（図１を参照のこと）を自然に達成する傾向がある。さらに、上記のように、密封要素３０のフット部分３２およびレッグ部分３４は、ほぼ均一な厚さを有する。従って、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇプロセスを使用する設置の間、この密封要素は、エネルギー付与要素７０および受容溝１８の周りで容易に調節および操作され、そして不均一な厚さを有する密封要素においてのような、さらなる応力（これは、シールを弱化させる傾向がある）を付与しない。当業者は、Ｍａｒｃｅｌｌｉｎｇ技術を使用してより単純な様式で閉じた溝に設置することを可能にする、他の公知の高圧シールと比較してより効率的でありかつより少ないシール損傷を引き起こす高圧シールが、非常に有利であることを認識する。本明細書中に記載されるシールアセンブリ１０はまた、当該分野において一般的に公知である他のシール設置技術を使用して、設置され得る。
【００２８】
シールアセンブリ１０は、一方向シールとして機能し、そして種々のシールシステムにおいて、一次シールまたは二次シールとして利用され得る。
【００２９】
本発明による別の実施形態において、図１〜図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０はまた、他の公知のシールアセンブリと組み合わせて使用されて、より有利な密封結果を提供し得る。図５を参照すると、多重のシールアセンブリ１１０，１８０を有するタンデムシールシステム１０５が示されている。タンデムシールシステムは、当該分野において一般的に公知であり、そして一般に、一次シールとして作用する１つのシールアセンブリと、二次シールとして作用する１つ以上の残りのシールアセンブリを備える。シールシステム１０５において、シールアセンブリ１８０は、一次シールであり、そしてシールアセンブリ受容溝１８８内に存在して、嵌合する第一の機能的表面１１４と第二の機能的表面１１６との間のクリアランスギャップ１１２をシールする。
【００３０】
一次シールアセンブリ１８０は、密封要素１８２を備え、この密封要素は、好ましくは、ほぼＣ字型であり、そして好ましくは、低温において、クリアランスギャップ１１２を漏出を防ぐように密封し得る。密封要素１８２は、好ましくは、金属ばねによりエネルギー付与される（「ＭＳＥ」）型のシールである。すなわち、密封要素１８２は、代表的に、金属ばねエネルギー付与企図共に使用されるものである。ＭＳＥシールは、当該分野において一般的に公知である。しかし、シールアセンブリ１８０は、好ましくは、弾性エネルギー付与要素１８４を備え、このエネルギー付与要素は、密封要素１８２のＣ字型によって形成されるジャケットに収容される。エネルギー付与要素１８４は好ましくは、Ｏリングの形態であるが、当業者に周知である他の構成であり得る。−６５°Ｆ以下の温度で機能し得るシールアセンブリを使用することがしばしば望ましいので、エネルギー付与要素１８４は、好ましくは、フルオロシリコーン（「ＦＶＭＱ」）から作製される。この材料は、−８０°Ｆ〜３５０°Ｆの範囲の温度を有する。従って、ＦＶＭＱをエネルギー付与要素１８４を形成する材料として使用することの１つの利点は、ＦＶＭＱが、優れた使用可能温度を有することである。ＦＶＭＱは、比較的柔軟な弱い材料であり、従って、耐磨耗性が乏しいが、エネルギー付与要素１８４は、密封要素１８２のジャケット内に収容されるので、エネルギー付与要素１８４は、一般に、要素から保護され、そしてシールアセンブリ受容溝１８８の内部に対する摩擦から保護される。エネルギー付与要素１８４は、本発明に従って、他の柔軟な低温材料から作製され得る。例えば、パーフルオロエーテルは、−８０°Ｆで機能し得、そしてエネルギー付与要素１８４が作製される柔軟な材料である。シールアセンブリ１８０は、補助リング１８６をさらに備え、この補助リングは、当業者によってよく理解されている様式で、密封要素１８２が押し出されて、クリアランスギャップ１１２に入ることを防止することを補助する。従って、設置されて加圧される場合、図５に示されるシールアセンブリ１８０は、図１に示される矢印の方向の圧力に抵抗して一方向シールを形成する。
【００３１】
シールアセンブリ１８０は、クリアランスギャップ１１２を通る低温での漏出を防止するので、シールシステム１５において、密封要素１８２が適用可能であるより高い温度で、漏出を防止することが必要である。シールシステム１０５において、二次シールは、シールアセンブリ１１０である。シールアセンブリ１１０は、図４に関して上に記載されたシールアセンブリ１０’と実質的に類似であり、そして図１〜図４に関して上に記載されたものと同じ特徴の全てを備える。具体的には、シールアセンブリ１１０は、凹部５７’を有する補助リング５０’を備える。エネルギー付与要素７０は、フルオロカーボン（「ＦＫＭ」）から作製されるので、エネルギー付与要素７０は、エネルギー付与要素１８４より良好な耐磨耗製を有する。従って、エネルギー付与要素７０が露出しており、そしてシールアセンブリ受容溝１１８と接触しているという事実は、重要ではない。シールシステム１０５が作動する環境の温度が低下するにつれて、密封された流体は、より粘性になる。従って、一次シールアセンブリ１８０（低温での漏出を防止するように設計される）は、シールアセンブリ１１０（例えば、二次シールアセンブリ）がクリアランスギャップ１１２を密封する能力が低い場合、またはもはや密封する能力がない場合に、クリアランスギャップ１１２を密封する。代替の材料（例えば、パーフルオロエーテルおよびＥＰＤＭが、リン酸エステル流体系において使用され得る。
【００３２】
図５に示されるシールシステム１０５を使用する１つの利点は、タンデムシールシステムにおいてしばしば使用される、第三のシールアセンブリ（図示せず）の排除である。より具体的には、代表的な航空管制または他の液圧用途において、一次シール、二次シールおよびスクレーパ要素（第三のシールアセンブリ受容溝内に配置される）が存在する。上記のように、スクレーパ要素の目的は、望ましくない埃、細片および氷を、第二の機能的表面から除去し、そして他の密封要素が二次機能表面を横断する際に、これらの要素を保護することである。代表的に、このようなスクレーパ要素は、その独自のエネルギー付与要素を利用する。しかし、シールアセンブリとスクレーパ要素との組み合わせは、タンデムシールシステムにおける第三のアセンブリとしての別体の個々のスクレーパ要素に対する必要性を排除する。従って、図５に示される構成において、スクレーパアセンブリ（図示せず）は、二次シールアセンブリ１１０によって置き換えてられており、このアセンブリは、補助リング５０’を備え、この補助リング自体が、補助リングとスクレーパ要素との両方として機能する。試験により、この構成が、実際に、独自のエネルギー不予期を有する別体のスクレーパ要素を有するシールシステムより良好なシール性を生じることが示されている。従って、タンデムシールシステムにおけるスクレーパ要素は、第二の機能的表面から誇りおよび細片を擦り落とすのみでなく、流体と、この表面を横切る各通路との境界層を擦り落とす傾向もまた有する。この流体の境界層の除去は、クリアランスギャップを通る流体のさらなる漏出をもたらす。しかし、スクレーパ要素を、上記のようなシールアセンブリ１１０に追加する結果として、スクレーパ要素は、第二の機能的表面に対して、従来の個々にエネルギー付与されるスクレーパ要素ほど大きい下向きの圧力を付与しない。その構造に起因して、補助リング５０’は、全として、第二の機能的表面から埃および細片を擦り落とし得るが、流体のさらなる境界層を擦り落とすほど充分に強くはない。従って、第二の機能的表面を横切って、シールアセンブリ１１０の各経路によって、より少ない流体が失われる。
【００３３】
図５を参照して腕に記載されたタンデムシールシステム１０５において、当業者は、シールアセンブリ１８０が、当業者に公知の密封要素と、エネルギー付与器と、補助リングとの、任意の組み合わせであり得、これらは、低温での漏出を防止する能力を有する一次シールを形成することを認識する。このような任意の一次シールは、シールアセンブリ１１０と共に機能し得る。
【００３４】
さらに、当業者は、図１のシールアセンブリ１０（例えば、補助リング５０を有するシールアセンブリ）が、本発明の範囲に従って、一次シール（例えば、上記シールアセンブリ１８０）、および第三のグランドまたは受容溝内に配置された従来のスクレーパ要素（例えば、図６を参照のこと）または凹状のスクレーパ要素（例えば、補助リング５０’）のいずれかと組み合わせて使用され得ることを、認識する。図６は、本発明による、一次シールアセンブリ１８０、二次シールアセンブリ１０、およびスクレーパアセンブリ２９０を有するシールシステム２０５を示す。この二次シールアセンブリは、密封要素３０、エネルギー付与要素７０および補助リング５０を備える。このスクレーパアセンブリは、スクレーパ要素２９２およびエネルギー付与要素２９４を、スクレーパアセンブリ受容溝２９８内に備える。図６に示されるエネルギー付与要素２９４は、好ましくは、当該分野において一般的に公知であるような、金属ばねエネルギー付与器である。当業者は、スクレーパアセンブリ２９０が、当該分野において一般的に公知であるスクレーパ要素および／またはエネルギー付与要素の任意の組み合わせを利用し得、その結果、シールシステム２０５が、上記特徴を有するスクレーパ要素を備えることを、認識する。
【００３５】
上記実施形態の広範な新規性概念から逸脱することなく、上記実施形態に対して変更がなされ得ることが、当業者によって理解される。従って、本発明は、開示される特定の実施形態には限定されず、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明の精神および範囲内の改変を網羅することを意図されることが、理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書中に記載の発明。
【請求項１】
明細書中に記載の発明。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９２９７８（Ｐ２０１２−９２９７８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２８６３５８（Ｐ２０１１−２８６３５８）
【出願日】平成２３年１２月２７日（２０１１．１２．２７）
【分割の表示】特願２００７−５３３４８３（Ｐ２００７−５３３４８３）の分割
【原出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（５０５２８３５８８）グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８６３５８（Ｐ２０１１−２８６３５８）
【出願日】平成２３年１２月２７日（２０１１．１２．２７）
【分割の表示】特願２００７−５３３４８３（Ｐ２００７−５３３４８３）の分割
【原出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（５０５２８３５８８）グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド (17)
【Ｆターム（参考）】
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