流体作動型軸シール
【課題】
【解決手段】流体作動型軸シールと関係したシステム及び方法が提供される。システム１００は、ハウジング１０４と、ハウジングに対して配設されたシールとを含む。該方法は、軸１０２とハウジングとの間の流体の流れを減少させる。該方法は、ハウジングを軸に対する開口部内に取り付けるステップと、シールをハウジングに対して配置するステップとを含む。シールは、流体に曝されたとき膨張するゲル材料を含む。シール１０２ａ、１０２ｂは、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる。システム及び方法の有利な効果は、流体が存在しないとき、シールは軸と係合しないため、摩擦に起因するシールの磨耗を減少させることを含む。シールは流体が存在するとき、軸と係合する。ゲル材料に作用する圧力差を上昇させることにより、密封の質は向上する。一部の実施の形態において、シールはリップ部分１２６ａ、１２６ｂを含む。
【解決手段】流体作動型軸シールと関係したシステム及び方法が提供される。システム１００は、ハウジング１０４と、ハウジングに対して配設されたシールとを含む。該方法は、軸１０２とハウジングとの間の流体の流れを減少させる。該方法は、ハウジングを軸に対する開口部内に取り付けるステップと、シールをハウジングに対して配置するステップとを含む。シールは、流体に曝されたとき膨張するゲル材料を含む。シール１０２ａ、１０２ｂは、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる。システム及び方法の有利な効果は、流体が存在しないとき、シールは軸と係合しないため、摩擦に起因するシールの磨耗を減少させることを含む。シールは流体が存在するとき、軸と係合する。ゲル材料に作用する圧力差を上昇させることにより、密封の質は向上する。一部の実施の形態において、シールはリップ部分１２６ａ、１２６ｂを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［００１］ 本明細書に記載された着想の一部は、契約番号Ｎ６５５３８−０４−Ｍ−０１５７号に基づいて政府の支援を受けて為され、すなわち開発されたものである。連邦政府は、かかる着想に特定の権利を有することができる。
［００２］ 本発明は、全体として、シール、特に、ゲル材料を含む流体作動型軸シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
［００３］ 多くの工業分野は、軸が構造体の１つの領域から壁を通って構造体の別の領域まで伸びることを必要とする。軸は、全体として、壁の開口部を通り且つ、壁の位置に対して動く。例えば、軸は、表面を通る軸の軸線の回りにて平行移動し、回転し又は平行移動及び回転の何らかの組み合わせ（例えば、捩れ、曲がり又は延伸）にて動くことができる。軸と壁の開口部との間には、全体としてこの動きを容易にする空間的な隙間が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［００４］ 軸を動かすことを含む幾つかの適用例は、構造体の別個の領域の間にて流体を隔離し、構造体の１つの領域における漏洩又は汚染が軸と壁の開口部との間の隙間を介して構造体の隣接する領域に移行したり又は流れないことを必要とする。例えば、船の船体の長さに沿って伸びるプロぺラ軸は、船の異なる区画を分離する幾つかの隔壁を通って伸びる。１つの区画内の水の漏洩が隔壁を通って軸に沿って次の区画内に進むのを防止することは、船体が水にて満たされ且つ船が沈没するのを防止する点にて極めて重要である。例えば、船構造体の軸開口部に対して軸が回転する間、流体が１つの隔壁から次の隔壁まで流れるのを制限するため、典型的に軸シールが使用されている。
［００５］ 軸が作動する間、軸が回転するとき回転する設計とされた従来の軸シールの一例は、ワシントン、ポールズボのワルトシラ・リップス（Ｗａｒｔｓｉｌａ−Ｌｉｐｓ）インキにより販売されるＮＤ型軸シールである。ＮＤ型シールは、ゴム成形物−軸の境界面に配置されたｏリングを有し、成形物及びｏリングの双方が軸の旋回に伴い旋回する。隔壁の一側部における不均一な圧力によって発生されたｏリングを亙る圧力差により、ゴム成形物は変形し且つ、開口部の回りに配置されたハウジングに対して押し付けられる。成形物がハウジングに対して押し付けられるとき、成形物の回転は妨害される。静止した成形物は、ハウジングに対するシールを形成し、また、ｏリングを押して軸と接触させる。ｏリングは、旋回を停止させ且つ、軸に対する流体シールも形成する。
［００６］ ＮＤ型軸シールの１つの欠点は、密封構成要素がドライな状態にある間、密封構成要素と軸との間の接触の結果、ｏリング及びゴム成形物における関係した摩擦によって生じた摩耗に起因して密封構成要素が過早に破損することになることである。現在の造船の仕様は、全体として、密封構成要素の対向面の間の圧力差は、約１／３ｐｓｉｇ（平方インチあたりのポンド又は約２３４．１ｋｇ／ｍ２）、又はシールが軸と係合する前に約８ないし９インチ（約２０３ないし２２９ｍｍ）の水柱圧力であることを要求とする。この水圧は、軸と密封構成要素（例えば、成形物及びｏリング）との間に水密な境界面を形成するのを助ける。ＮＤ型シールは、僅か０．６ないし０．９インチ（約１５．２ないし２２．９ｍｍ）の水柱圧力の存在下にて作動される（例えば、軸と接触している）。密封構成要素は、密封構成要素が相対的にドライな状態にある間、軸と接触し、過早の摩耗を生じさせる。更に、密封構成要素が相対的に少量の水の存在下にて作動されたとき、対向する密封構成要素の間に流体密シールを生じさせるのに不十分な圧力差が生じる。流体密のシールが形成されないとき、軸及び密封構成要素と関係した漏洩量が造船所の仕様値を上廻る可能性がある。
［００７］ 例えば、造船所の仕様は、全体として、最大漏洩量が０．５米パイント／時（約０．０６５ｍｌ／秒）である自己作動型隔壁軸シールであることを要求する。自己作動型軸シールは、全体として、軸に対して取り付けた後且つ、漏洩する間、人間の操作（例えば、シールの調節）を必要としない。ＤＤＧ型駆逐艦の場合、造船所の仕様に基づいて許容される、最大漏洩量は米１パイント／分（約０．１３１４ｍｌ／秒）である。相対的に低い圧力差の存在下でのシールの作動（例えば、上述した相対的に少ない水量に起因する過早の作動）により、シール構成要素の加速された摩耗が生じる。シールの加速された摩耗の結果、シールは過早に破断し、造船所の仕様値と不適合となる。
［００８］ 従って、相対的に少量の流体の存在下にて過早に作動しない自己作動型軸が必要とされている。また、過早の摩耗に抵抗する設計とされた軸シールも必要とされている。また、多岐に亙る直径の軸を効果的に密封し得るようにその設計を寸法付けする（ｓｃａｌｅ）ことのできる軸シールも必要とされている。例えば、駆逐艦又は色々な工業的用途にてその双方が見られる、相対的に小径の軸と相対的に大径の軸とに対する軸シールの設計が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［００９］ 本明細書に記載された着想は、流体に曝されたときに膨張するゲル材料と、シールとを関係させることにより、現在の軸シールと関係した上記及びその他の問題点に対処するものである。１つの実施の形態において、かかる材料を採用するシールの設計は、全体として、流体が存在しないとき、動く軸と接触しない。シールと軸とを分離することは、流体が存在しないとき、シールに対する摩擦効果を減少させることにより、シールの寿命を引き延ばすことになる。ゲル材料が膨張すると、シールは変形し且つ押されて軸と接触する。かかるシールと関係した色々な特徴及び有利な点について以下に説明する。
［００１０］ 本発明は、１つの形態において、ハウジングと、ハウジングに対して配設されたシールとを有するシステムを特徴とする。シールは、流体に曝されたときに膨張して、ハウジングと軸との間の空隙又は隙間を通る流体の流れを減少させるゲル材料を含む。シールはリップ部分を有し、また、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて軸と接触する。
［００１１］ 一部の実施の形態において、シールは、ハウジングと軸との間の空隙と関係した流動面積を減少させる。一部の実施の形態において、シールは、ゲル材料の膨張によって押されて軸と接触し且つ、流動面積を実質的に解消する（例えば、空隙を閉じることにより）。一部の実施の形態において、ゲル材料は、流体が存在しないとき収縮し、シールと軸との間に空隙を形成し又はその空隙を増大させることの少なくとも一方を行い得るようにされている。１つの実施の形態において、流体が区画から除去された後、ゲル材料は乾燥し且つ、収縮して、流体に曝される前にシールがとっていた当初の形状に復帰するのを許容する。一部の実施の形態において、ゲル材料の膨張は、可逆的過程又は効果である。一部の実施の形態において、軸は隔壁を通って伸びる（例えば、船の船体を通って伸びるプロペラ軸である）。一部の実施の形態において、ゲル材料は、ゲル粒子を連続気泡構造内に埋め込むことにより形成される。一部の実施の形態において、連続気泡構造は、硬い連続気泡構造又は柔軟な連続気泡構造である。一部の実施の形態において、連続気泡構造は、シールの空所内に嵌まる形状とされている。
［００１２］ 一部の実施の形態において、シールはリップシールを含む。シール又はリップシールは、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料を含むことができる。一部の実施の形態において、シールは、シールと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料を含む。低摩耗材料は、例えば、成形し、接着し、被覆し又はその他の方法にてシールに固定され又は施されたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）材料とすることができる。低摩耗材料は、軸とシールとが長期間接触する間に生じるであろう軸とシールとの間の摩擦を減少させる。一部の実施の形態において、システムは、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた整合リングを含む。一部の実施の形態において、整合リングは、軸に対する接触面を有し、また、整合リングと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料が使用される。一部の実施の形態において、低摩耗材料は、テフロン（登録商標）材料である。一部の実施の形態において、低摩耗材料は、接着、定置、装着、連結又はこれらの任意の組み合わせの少なくとも１つによってシールに対して固定される。一部の実施の形態において、シールは、例えば、溝、空所、締まり嵌め（例えば、直径方向締まり嵌め）、又は摩擦嵌めを通じて低摩擦材料を捕捉する。整合リングは、例えば、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗又は低摩擦材料にて形成することができる。
［００１３］ 一部の実施の形態において、システムは、流体に曝されたとき、膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを含む。一部の実施の形態において、シールは、ハウジングと軸との間の空隙を通って第一の方向に沿った流体の流れを減少させ、また、第二のシールは、ハウジングと軸との間の第二の方向に沿った第二の流れを減少させる。一部の実施の形態において、第二の方向は第一の方向に対し実質的に反対の方向である。
［００１４］ 一部の実施の形態において、シールは予備シール（ｂａｃｋｕｐ ｓｅａｌ）である。シールは、軸がハウジングに対して動く（例えば、回転、平行移動又はこれらの任意の組み合わせ）間、ハウジングとシールとの間の流体の流れを減少させることができる。一部の実施の形態において、シールが流体に曝されたとき、シールを横切って圧力差が維持される。圧力差は、例えば、ゲル材料と相互作用させ且つ、ゲル材料を膨張させることにより、シールの性能を向上させることができる。
［００１５］ 本発明は、別の形態において、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる方法を特徴とする。該方法は、ハウジングを軸に対して開口部内に取り付けるステップを含む。該方法は、シールをハウジングに対して配置するステップを含む。シールは、流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を備えている。
［００１６］ 一部の実施の形態において、該方法は、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた少なくとも１つの整合リングを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、ハウジングをシールに対して整合させるため、整合リングをシールに連結するステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、流体に曝されたとき膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る第二の流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにさせた第二の整合リングを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、低摩耗材料をシールに対して固定するステップを含み、また、固定するステップは、少なくとも接着、定置、装着、連結又はこれら任意の組み合わせを含む。一部の実施の形態において、固定するステップは、例えば、シールが例えば、溝、空所、締まり嵌め（例えば、直径方向締まり嵌め）又は摩擦嵌めを通じて低摩耗材料を捕捉するステップを含む。
［００１７］ 本発明は、別の形態において、軸に対して配設されたハウジングと、流体に曝されることに応答してハウジングと軸との間の空隙を減少させる手段とを含むシステムを特徴とする。空隙を減少させる手段は、流体に応答可能なゲル材料を含む。
［００１８］ 本発明は、別の形態において、ハウジングと、ハウジングに対して配設されたシールとを含むシステムを特徴とする。シールは、流体に曝されたとき膨張してハウジングと構造体との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を含む。
［００１９］ 一部の実施の形態において、シールの一部分は、例えば、流体が存在しないとき、構造体と接触せず、シールのようなシステムの構成要素との摩擦に関係した摩耗を減少させる。一部の実施の形態において、シールの一部分は、シールが流体に曝されたとき、構造体と接触する。一部の実施の形態において、シールはリップ部分を含み、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押し付けられて構造体と接触する。
［００２０］ 本発明のその他の実施の形態において、上述した形態の任意のものは、上述した特徴の１つ又はより多くを含むことができる。本発明の１つの実施の形態は、上記の特徴及び有利な効果の全てを提供することができる。
［００２１］ 上記及びその他の特徴は、以下の説明及び単に説明のためであり、必ずしも正確な縮尺通りではない図面を参照することにより、一層完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
［００２９］ 図１は、本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステム１００の断面図である。該システム１００は、長手方向軸線Ａを画成する軸１０２に対して取り付け且つ該軸１０２と共に使用し得る設計とされている。システム１００は、１つ又はより多くの貫通穴１０８を画成する伸長可能な部分１０６と連結されたハウジング１０４を有する。システム１００は、例えば、１つ又はより多くのボルトを貫通穴１０８を通して支持面又は隔壁（図示せず）における相応する穴（図示せず）まで通すことにより軸１０２に対して固定し又は固定状態に取り付けることができる。一部の実施の形態において、ボルトは相応する穴内に直接ねじ込まれる。一部の実施の形態において、相応する穴は、貫通穴とし、システム１００は、ボルトを支持面又は隔壁の反対側部（例えば、構造体の異なる領域にて）１つ又はより多くのナットに確実にねじ止めすることにより固定される。
［００３０］ システム１００は、ハウジング１０４内に配設された２つの接続板１１０ａ、１１０ｂを特徴とする。接続板１１０ａ、１１０ｂは、２つの面１１２ａ、１１２ｂを画成する。接続板１１０ａの表面１１２ａは、ハウジング１０４の内面１１４ｂに面している。接続板１１０ｂの表面１１２ｂは、ハウジング１０４の内面１１４ａに面している。システム１００は、整合リング１１６を有する。整合リング１１６は、接続板１１０ａ、１１０ｂの表面１１２ａ、１１２ｂの間に相対的に装着する設計とされている。接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６の組み合わせ体は、ハウジング１０４の表面１１４ａ、１１４ｂの間に相対的に緩く装着する設計とされている。接続板１１０ａ、１１０ｂは環状溝１１７を画成する。整合リング１１６は、１つ又はより多くのｏリング１１８を収容する相応する環状溝（図示せず）を画成する。一部の実施の形態において、整合リング１１６の環状溝は、接続板１１０ａ、１１０ｂの環状溝１１７と協働し、ｏリング１１８を着座させる実質的に連続的な環状溝を形成する。一部の実施の形態において、整合リング１１６は、例えば、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗又は低摩擦材料にて製造される。
［００３１］ 接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６の合計厚さは、ハウジング１０４の距離１１９ａ（すなわち、表面１１４ａ、１１４ｂの間のＸ軸線に沿った距離）よりも僅かに薄い。僅かな隙間１１９ｂがハウジング１０４と整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂの組み合わせ体との間に存在する。ｏリング１１８は、接続板１１０ａ、１１０ｂと整合リング１１６との組み合わせ体とハウジング１０４との間にシールを提供し、流体がハウジング１０４の内部領域１１４ｃに入るのを阻止する。更に、ｏリング１１８は、接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６が軸１０２に対して曲がり又は動いて、例えば、ハウジング１０４（例えば、伸長可能な部分１０６、貫通穴１０８又はハウジング１０４が固定される表面）に過剰な応力を加えずに、軸１０２がＹ軸線に沿って平行移動するのを受容するのを許容する。一部の実施の形態において、軸１０２は、ハウジング１０４に対して動く（例えば、船におけるプロペラ軸である）。軸１０２は、ハウジング１０４に対する平行移動又は回転又は平行移動及び回転の何らかの組み合わせ（例えば、捩れ）により動くことができる。一部の実施の形態において、軸１０２は、ハウジング１０４に対して静止している。静止した軸の例は、導管、パイプ、電気ケーブル及び表面を貫通して伸びるその他の構造体を含む。
［００３２］ システム１００は、軸１０２に対して配置された２つのシール１２０ａ、１２０ｂも特徴としている。シール１２０ａ、１２０ｂは、接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６に対して当接する関係に配置されている。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、シール１２０ａ、１２０ｂを整合リング１１６に接合することにより、整合リング１１６に連結される。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂ及び整合リング１１６は、同一の材料にて形成された単一物構造体である。リング１２２が軸１０２と整合リング１１６の底面１２４との間に配設されている。
［００３３］ 一部の実施の形態において、リング１２２は、テフロン（登録商標）材料又はその他の低摩耗又は低摩擦材料にて形成されている。組み立て及び作動中、リング１２２を使用してシステム１００の色々な構成要素を整合させることができる。例えば、リング１２２は、整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂをハウジング１０４及び軸１０２に対して整合させることができる。一部の実施の形態において、リング１２２は、システム１００内に含められていない。一部の実施の形態において、リング１２２は、軸１０２が動くとき、リング１２２が動く（例えば、回転し又は平行移動する）ように軸１０２に連結されている。一部の実施の形態において、リング１２２と軸１０２との間の空隙は、空隙を通る空気又は流体の流れを減少させるのに十分に小さい。一部の実施の形態において、リング１２２又はその他の低摩耗材料が、例えば、接合、定置、装着、連結又はこれらの何らかの組み合わせによってシール１２０ａ、１２０ｂに対して固定される。リング１２２又はその他の低摩耗材料は、例えば、溝（図示せず）、空所（図示せず）又は直径方向締まり嵌め又は摩擦嵌めのようなその他の型式の装着により、シール１２２ａ、１２２ｂにより捕捉することができる。
［００３４］ この実施の形態において、リング１２２は、軸１０２に対するシール１２０ａ、１２０ｂの各々のリップ１２６ａ、１２６ｂの間の半径方向隙間１３０にほぼ等しい約０．１ｍｍ（Ｙ軸線に沿った）の厚さを有する。一部の実施の形態は、リップ１２６ａ、１２６ｂと軸１０２との間の半径方向隙間１３０がリング１２２の厚さよりも大きいことを特徴とする。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂのリップ１２６ａ、１２６ｂの軸に面する表面と、シール１２０ａ、１２０ｂの接続板に面する表面との間の隙間１３２は約２５ｍｍである。一部の実施の形態において、隙間１３２は、約１２．７ｍｍである。代替的な幾何学的形態及び寸法とすることが考えられ、これらも、本発明の範囲に属するものである。
［００３５］ シール１２０ａ、１２０ｂの各々は、空所１２８ａ、１２８ｂをそれぞれ画成する。空所１２８ａ、１２８ｂは、ゲル材料（本明細書にてゲルとも称する）にて充填される。一部の実施の形態において、ゲル材料は、ヒドロゲル、アクリルアミドゲル（例えば、「スマート」ゲル）又は流体の存在下にて膨張するその他のゲルである。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料のような、柔軟であり又は曲げ可能な材料を備えている。
［００３６］ 一部の実施の形態において、シールは、約ショアＡ６０の硬度を有する材料を備えている。全体として、ゲル材料は流体に曝されたときに膨張し且つ空所１２８ａ、１２８ｂの内面に対して反作用する。シール１２０ａ、１２０ｂは柔軟であるから、ゲル材料が膨張すると、シール１２０ａ、１２０ｂのリップ１２６ａ、１２６ｂは、押されて軸１０２と接触し、密封配置状態を形成する。このようにして、リップ１２６ａ、１２６ｂは、リップ１２６ａ、１２６ｂと軸１０２との間の隙間１３０と関係した流動面積を減少させ又は解消する。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、シール１２０ａ、１２０ｂと軸１０２との間の摩擦を減少させるため、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗材料を含む。例えば、低摩耗材料は、リップ１２６ａ、１２６ｂに固定し又は施す（例えば、成形、結合又は表面被覆により）ことができる。
［００３７］ 試験の結果、一部の実施の形態において、ゲル材料はリップ１２６ａ、１２６ｂを押して軸１０２と接触させるとき、リップ１２６ａ、１２６ｂに対して約３７ｐｓｉ（約２６，０１０ｋｇ／ｍ２）の以上の圧力を発生させることが可能であることが分かった。
［００３８］ この実施の形態において、システム１００は、全体として互いに流体的に連通しない第一の区画Ｉと、第二の区画ＩＩとを画成する。区画Ｉは、例えば、ハウジング１０４に連結された表面（例えば、船の隔壁）により区画ＩＩから分離されている。第一の区画Ｉ内にて流体の漏洩が生じたとき、システム１００の典型的な作動が生じる。第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間に圧力差が発生する。流体は、シール１２０ａ、１２０ｂと軸１０２との間の隙間１３０を介して第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまで移行する傾向となる。
［００３９］ 一部の実施の形態において、流体は、空所１２８ｂ内に配置されたゲル材料と接触し（例えば、はね出し又は浸漬により）、ゲル材料を空所１２８ｂの内面に対して膨張させ且つ反作用させ、リップ１２６ｂを押して軸１０２と接触させる。一部の実施の形態において、ゲル材料が流体に曝された後、数秒以内にゲル材料は膨張し且つリップ１２６ｂを押して軸１０２と接触させる。システム１００は、例えば、真水、塩水、酸、アルカリ流体、血液又はその他の生物学的流体及び油のような多岐に亙る自然に生じ又は合成した流体と共に使用することができる。全体として、存在する流体の型式は、システム１００内にて使用されるゲル材料の選択に影響を与える。ゲル材料は、一部分、流体の性質に基づいて応答する（例えば、膨張し且つ収縮する）ことができる。
［００４０］ 全体として、ゲル材料は、流体が存在しないとき膨張しないから、流体が存在する迄、シール１２０ｂは作動させない（すなわち、リップ１２６ｂは軸１０２に向けて動かない）。リップ１２６ｂが軸１０２と接触すると、リップ１２６ｂと軸１０２との間の隙間１３０又は空隙は減少し、このことは、移行する流体が通る流動面積を減少させることになる。第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間の圧力差は、リップ１２６ｂが軸１０２に接近し又は軸１０２と接触するのに伴い増大する。一部の実施の形態において、第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間の圧力差が上昇するに伴い、リップ１２６ｂが隙間１３０を通る流れを減少させる能力は増大する。ｏリング１１８は、整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂの組み合わせ体をハウジング１０４の内面１１４ａ、１１４ｂに対して密封することにより、流体が第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまでハウジング１０４を通って移行するのを妨害する。
［００４１］ 一部の実施の形態において、リップ１２６ｂが軸１０２と係合するときに生ずる圧力差は、第二の区画ＩＩに面するシール１２０ａの空所１２８ａ内に配設されたゲル材料にも作用する。圧力差によって空所１２８ａ内のゲル材料は膨張し、リップ１２６ａを押して軸１０２と係合させる。一部の実施の形態において、シール１２０ａのリップ１２６ａは、予備シールを形成し、第一の区画Ｉに面するシール１２０ｂ（例えば、リップ１２６ｂ）が機能しなくなるとき（例えば、磨耗により）、流体が第二の区画ＩＩに入るのを妨害する。一部の実施の形態において、一部の流体は、第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまで移行し且つ、空所１２８ａ内に配設されたゲル材料と接触し又は該ゲル材料を湿らせる。空所１２８ａ内のゲル材料が流体に曝されると、シール１２０ａのリップ１２６ａは、軸１０２に向けて動き且つ（又は）該軸１０２と接触する。このようにして、第二の区画ＩＩ内の流体は、シール１２０ａの作用によって第一の区画Ｉに移行して戻ることが妨害される。
［００４２］ シール１２０ａ、１２０ｂが流体に曝されることにより作動された後、流体が除去され、シール１２０ａ、１２０ｂはドライな状態となる（例えば、熱を加えることにより）迄、リップ１２６ａ、１２６ｂは軸１０２と接触したままである。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、空気に曝すことによりドライな状態とさせる。ゲル材料は、例えば、ゲル材料がドライな状態となったとき、流体が存在しない場合に収縮する。ゲル材料が収縮すると、シール１２０ａ、１２０ｂは、流体に曝される前に（例えば、漏洩する前）シール１２０ａ、１２０ｂが取っていた当初の形状に変形して戻る。システム１００は、ゲル材料の膨張は可逆的効果であるため（例えば、ゲル材料の収縮により）、システム１００は、交換せずに多数回の漏洩に対して使用することができる。
［００４３］ 全体として、ゲルは、分散した粒子が分散媒質に結合して半固体材料を形成するコロイド状材料である。ゲルは、ゲルと関係した分散媒質に従って、種類分けされる場合がある。例えば、ヒドロゲルに対する分散媒質は、水であり、アクリルアミドゲルに対する分散媒質はアセトンである。
［００４４］ 本発明の一部の実施の形態にて使用されるゲル材料は、ポリマーストランド（例えば、ゲル粒子）を溶液（例えば、水又はアセトン）中に浸漬させることにより形成される。一部の実施の形態において、ゲル粒子は分散媒質中に懸濁される。一部の実施の形態において、ゲルは、ゲルが曝される環境に応答して体積を変化させる（例えば、膨張し又は収縮する）。ゲル材料の体積の変化は、浸透圧として知られたゲル材料の性質に直接、比例する。浸透圧は、例えば、分散媒質の温度、イオン化、溶液（例えば、アセトン）の濃度又はゲル材料に作用する外力（例えば、圧力）のような、多岐に亙る因子に依存する。全体として、ゲルは、最低の熱動的エネルギを有する状態（例えば、最低の浸透圧）をとろうとする。外力が存在しないとき（例えば、０Ｎ／ｍ２の浸透圧）、ゲルはそれ自体に圧縮する。例えば、一部のアクリルアミドゲル（「スマートゲル」とも称される）は、スマートゲルにて相変化を引き起こすのに十分な適宜な外部状態に曝されたとき、体積が約１０００倍だけ減少する可能性がある。
［００４５］ 一般的に、環境上の変化は、ゲルが可逆的な体積変化を生ずるのを容易にすることによりゲル材料に影響を与える。かかる環境状の変化は、流体の温度、ｐＨ、流体のイオン強度、光及びゲルが存在するときの電磁場の変化を含む。環境上の変化は、全体として、環境の変化に応答してゲル材料の体積を膨張させ又は収縮させることになる。ゲル材料が体積変化を経験する環境値の範囲は、ゲルの環境的体積相変化領域と称することができ、ゲル材料の型式に依存して変化する。単に一例として、粒子ゲルは、ゲル又はゲルと接触した流体の温度が増大するに伴い収縮する可能性がある。同様に、ゲルは、ゲル又はゲルと接触した流体の温度が低下するに伴い膨張するであろう。
［００４６］ 一部の実施の形態において、ゲル材料は、ゲルが「不連続的」な体積変化を受ける能力に基づいて、システム１００にて使用し得るよう選ばれる。不連続的な体積変化は、ゲル材料が膨張した状態から収縮した（又は圧縮した）状態に可逆的に変化し再度戻ることによる可逆的転位を含む。一部の実施の形態において、体積変化は、環境条件の相対的に僅かな変化に応答する顕著な体積の変化である。一部の実施の形態において、温度が約０．１℃以下だけ変化すると、不連続的な体積変化となる。かかるゲル材料は「相転位ゲル」と称することができる。環境条件は、ゲルは相転位温度付近にて体積変化を受けるため、「相転位温度」と称することができる。一部の実施の形態において、温度が相転位温度以下に降下すると、ゲル材料は膨張し且つ、リップ１２６ａ、１２６ｂを押し付けて軸１０２と接触させる。一部の実施の形態において、流体が存在しないとき、又は温度が相転位温度以上に上昇したとき、ゲル材料は収縮し且つリップ１２６ａ、１２６ｂが変形して軸１０２から離れるのを許容する。
[００４７] 一部の実施の形態において、ゲル材料（例えば、ゲル材料のペレット又はパケット）は発泡材料中に埋め込まれる。一部の実施の形態において、発泡材料は、連続気泡構造材料である。一部の実施の形態において、連続気泡構造材料は柔軟な連続気泡構造材料である。適宜な連続気泡構造材料の例は、ウレタン発泡材又は例えば、メイン州のブースベイ（Ｂｏｏｔｈｂａｙ）のレイネル（Ｒｙｎｅｌ）インクが販売する低密度ポリウレタン発泡材を含む。
［００４８］ 一部の実施の形態において、発泡材料は空所１２８ａ、１２８ｂ内の空間を占めるため、発泡材料が使用されるとき、使用されるゲル材料は少ない。発泡材料は、ゲル材料に対する封じ込め担体（例えば、個別のゲル粒子又はポリマーストランド）として使用され且つ、ゲル材料の移行を防止することができる。一部の実施の形態において、発泡材中のゲル材料は、流体に曝されたとき膨張する。ゲル材料の膨張によって発泡材は膨張する。膨張する発泡材は、シール１２０ａ、１２０ｂの空所１２８ａ、１２８ｂに対して反作用し、シール１２０ａ、１２０ｂを変形させ且つ、リップ１２６ａ、１２６ｂを押し付けて軸１０２と接触させる。
［００４９］ 一部の実施の形態において、ゲル材料は、液体透過性スリーブ又は管（図示せず）内に配設される。スリーブは、シール１２０ａ、１２０ｂの空所１２８ａ、１２８ｂ内に配置することができる。一部の実施の形態において、スリーブは、水がスリーブ内に且つスリーブ外に透過するのを許容するが、ゲル材料がスリーブ外に透過するのを阻止するメッシュ材料にて形成される。ゲル材料を保持するスリーブは、形成し且つ、多岐に亙る幾何学的形態を有するシールにて使用することができ、それは、スリーブ及びゲル材料は、シールの形状又はシールの空所の形状をとることができるからである。一部の実施の形態において、発泡材料中に埋め込むことのできる量よりも著しく多量の量のゲル材料をスリーブ内に保持することができる。
［００５０］ 図２は、軸１０２とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステム２００の分解斜視図である。システム２００は、協働して軸１０２の回りにて周方向に配設された単一のハウジング（全体として参照番号２００）を形成する２つのハウジング部分２０２ａ、２０２ｂを有する。軸１０２は、長手方向軸線Ａを画成する。ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂの各々は、ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂを軸１０２が通る表面又は隔壁（図示せず）に固定する複数の貫通穴１０８を画成する。ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂの各々は、各々が軸１０２のほぼ１／２に外接する半体のリング形状構造体である。ハウジング２０２を軸１０２の回りに配設する、ハウジングのその他の形態が可能である（例えば、四分円又は三分円）。
［００５１］ システム２００は、協働して、ハウジング２０２内に配設され且つ、軸１０２の回りで周方向にある単一の整合リングを形成する２つの整合リング２０６ａ、２０６ｂを有する。整合リング２０６ａ、２０６ｂは、接続部２０８ａ、２０８ｂにより互いに固定される。接続部２０８ａは、２つの接続板２１０ａ、２１０ｂを特徴とする。接続部２０８ｂ（斜視図にて隠れている）に対し同一の組みの接続板が使用される。複数のコネクタ２１２（例えば、ボルト、ねじ、リベット又は締結具）が第一の接続板２１０ａ、整合リング２０６ａ、２０６ｂの何れか又は双方の一部分、第二の接続板２１０ｂを通って伸び、また、軸方向に固定されて構成要素間の密着嵌め状態を形成する。一部の実施の形態において、整合リング２０６ａ、２０６ｂは、互いに密着嵌めされて（例えば、摩擦嵌めにより）整合リングを形成する。
［００５２］ 整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ａの各々は、ｏリング１１８を受容する環状溝１１７（例えば、図１の環状溝１１７）を画成する。同様に、整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ｂの各々は、整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ｂの軸線Ａに沿った反対側面にｏリング１１８（斜視図にて隠れている）を受容する環状溝１１７（斜視図にて隠れている）を画成する。ｏリング１１８は、環状溝１１７内で軸１０２の回りで周方向に連続している。一部の実施の形態において、ｏリング１１８は、周方向に連続しているのでなく（例えば、これらは割り型ｏリングである）、ｏリング１１８を軸１０２の長さに沿って（例えば、軸の中間位置まで）摺動させることなく、軸１０２の回りに配置することを可能にする。
［００５３］ システム２００はまた、軸１０２の回りで周方向に配設されたリング１２２、シール１２０ａ、１２０ｂも有する。図面の明確化のため、シール１２０ａは図示されていない。リング１２２及びシール１２０ａは、軸１０２の回りで周方向に連続している。一部の実施の形態において、整合リング１２２又はシール１２０ｂの何れも周方向に連続していず、割り型ｏリングと同様に軸１０２を軸の中間位置に配置することを可能にすることはない。
［００５４］ 図３は、本発明を具体化するゲル材料を保持する設計とされた空所３０８を含むリップシール３００の断面斜視図である。シール３００は、長手方向軸線Ａ（例えば、図１、図２の軸１０２の長手方向軸線Ａ）に沿った軸（図示せず）の回りに配設し得るよう半円形として示されている。一部の実施の形態において、シール３００は、エラストマー又はゴム材料にて形成される。一部の実施の形態において、シール３００は単一物構造であり、また、軸の回りに配設し得る実質的に連続的なリングを形成する。一部の実施の形態において、シール３００は、協働して実質的に連続的なリングを形成する１つ又はより多くの構成要素にて形成することができる。
［００５５］ シール３００は、軸に隣接して配置される第一の面３０４と、外部構成要素（例えば、整合リング１１６、接続板１１０、ハウジング１０４又は図１のこれらの構成要素の組み合わせ体）に対して反作用する第二の面３０６を有する。シール３００は、流体の存在下にて膨張するゲル材料（図示せず）を収容し又は保持する設計とされた空所３０８を画成する。流体が存在するとき、ゲル材料は、膨張し且つ、空所３０８の内部に対して反作用する。
［００５６］ 一部の実施の形態において、シール３００は、流体が存在しないとき、第一の面３０４が軸と係合するのを防止するのに十分に硬い材料にて形成されている。該材料は、流体の存在下にてゲル材料の膨張がシール３００を変形させて第一の面３０４が軸と係合するのを許容するのに十分柔軟である。例えば、シールは、エラストマー材料又はゴム材料（例えば、天然又は合成ゴム）にて形成することができる。第二の面３０６は、相対的に固定された外部構成要素（例えば、図２のハウジング２０２又は整合リング２０６ａ、２０６ｂ）に対して反作用するから、第一の面３０４は、軸線Ａと整合された軸に向けて実質的に半径方向に膨張する。
［００５７］ 一部の実施の形態において、試験の結果、流体が存在しないとき、距離３１０ａは約１２．７ｍｍ、距離３１０ｂは約１４．６ｍｍであり、軸に対してシールから約１ｍｍの隙間又は空隙を提供することが分かった。流体が存在するとき、空所３０８内のゲル材料はシール３００を変形させた。距離３１０ａは、ほぼ同一のままであった（すなわち約１２．７ｍｍ）。距離３１０ｂは、約１６．５ｍｍまで膨張し、この距離は、シール３００と軸との間の約１ｍｍの隙間の空隙を上回るのに十分であった。この実施の形態において、外部構成要素（例えば、図２のハウジング２０２又は整合リング２０６ａ、２０６ｂ）が第二の面３０６と接触したとき、距離３１０ｂの膨張は約１６．５ｍｍ以上となった。膨張程度が大きければ大きい程、シール３００と軸との間に益々強力（例えば、補強された）且つ益々堅固な密封境界面が提供される。
［００５８］ 図４は、本発明を具体化するシステム４００の断面図である。該システム４００は、整合リング４０４に対して配設されたハウジング４０２を有する。ハウジング４０２は、システム４００を軸４１０が長手方向軸線Ａに沿って伸びる壁又は表面（例えば、隔壁）に固定する１つ又はより多くの貫通穴４０８を有する伸長部分４０６に連結されている。ハウジング４０２は内面４１２を画成する。該内面４１２は、整合リング４０４に対して配設された１つ又はより多くのｏリング４１０に対して反作用することにより、整合リング４０４に対するシールを形成することができる。整合リング４０４内の環状溝４１６はｏリング４１４を受容する。
［００５９］ システム４００は、シール４１８を有する。該シールは、軸４１０に隣接して配設される形態とされた整合リング４０４の一部分４２２のキャビティ４２０に対して配設される。該シール４１８は、空所４２４及び開口部４２６を画成して流体が空所４２４内に配設されたゲル材料（図示せず）と相互作用するのを許容する。一部の実施の形態において、シール４１８は、「背中合わせ」シールと称され、それは、ゲル材料が流体の存在下にて膨張したとき、ゲル材料は空所４２４の両面４２８に対して反作用し、シール４１８の底部分４３０（例えば、反対方向を向いた２つの軸方向リップ４３２ａ、４３２ｂ）を軸４１０に向けて半径方向に押し付けるからである。システム４００は、軸４１０とシステム４００との間に配設された２つのリング４３４も有する。全体として、リング４３４の各々は、図１に関して上述したリング１２２と同様である。
［００６０］ 一部の実施の形態において、シール４１８は、例えば、摩擦嵌めによって整合リング４０４（例えば、キャビティ４２０）に対して配置され又は固定される。一部の実施の形態において、シール４１８は、例えば、シール４１８を包被体４２０に接合するか又はシール４１８を整合リング４０４と同一の材料にて形成することにより、整合リング４０４に連結される。第一の区画Ｉからの流体が整合リング４０４と軸４１０との間の空隙４３６又は半径方向距離を横切って第二の区画ＩＩに向けて移行するとき、流体はシール４１８の開口部４２６に入る。開口部４２６に入る流体は、空所４２４内に配設されたゲル材料と相互作用し、接触し又はゲル材料を湿らせる。ゲル材料は、膨張し且つリップ４３２ａ、４３２ｂを押し付けて軸４１０と接触させシール４１０に対する流体密シールを形成する。ゲル材料が空所内にて膨張することは、シール４１８を押し付けて軸４１０と係合させることになる。シール４１８は、流体が存在しないとき、軸４１０と接触せず又は最小程度のみ接触するから、システム４００は、摩擦力と関係したシール４１８における過早の磨耗に抵抗する。全体として、ゲル材料は、本明細書に記載した実施の形態に関して説明した特徴の１つ以上を含むことができる。
［００６１］ 図５は、図４のシステムにて使用される背中合わせのリップシール５００（例えば、図４のシール４１８のような）の断面斜視図である。一部の実施の形態において、シール５００は、エラストマー又はゴム材料にて形成される。一部の実施の形態において、シール５００は、単一物構造であり且つ、長手方向軸線Ａを画成する軸（図示せず）の回りに配設される実質的に連続したリングを形成する。一部の実施の形態において、シール５００は、協働して実質的に連続したリングを形成する１つ又はより多くの構成要素にて形成することができる。
［００６２］ シール５００は、軸に隣接して配設される第一の部分５０４と、外部構成要素（例えば、整合リング４０４、ハウジング部分４０２又は図４のこれらの構成要素の双方）に対して反作用する第二の面５０６とを有する。第一の部分５０４は、反対方向を向いた２つのリップ５０８ａ、５０８ｂを有し、リップ５０８ａと５０８ｂとの間に開口部４２６が配設されている。該開口部４２６は、第一の部分５０４に沿って流れる流体がシール５００の空所４２４内に配設されたゲル材料（図示せず）と接触し、また、該材料を湿らせるのを許容する。ゲル材料は、流体の存在下にて膨張し且つ、空所４２４の内側に対して反作用する。ゲル材料が膨張すると、リップ５０８ａ、５０８ｂの一方又は双方は変形し且つ、軸に向けて動いて軸との接触状態を確立し、流体密封境界面を形成する。リップ５０８ａ、５０８ｂと軸との間の接触は、軸とシール５００との間の流体の流れを減少させることになる。構造体の構成要素の間（例えば、図４の区画Ｉと区画ＩＩとの間）の圧力差が増すに伴い、ゲル材料は、シール５００を軸に対して補強し又は強化する膨張力を提供することを継続する。
［００６３］ 一部の実施の形態において、シール５００は、流体が存在しないとき、第一の部分５０４又はリップ５０８ａ、５０８ｂが軸と係合するのを防止するのに十分に硬い材料にて形成されている。シール５００は、流体が存在するとき、ゲル材料の膨張によりリップ５０８ａ、５０８ｂが変形して、リップ５０８ａ、５０８ｂを軸に向けて動かすのに十分に柔軟な材料にて形成されている。第二の表面５０６は、相対的に固定された外部構成要素に対して反作用するため、膨張は、実質的に軸に向けた方向となる。図３、図５のシール３００、５００は、半円形としてそれぞれ示されているが、その他の幾何学的形態（例えば、直線状の幾何学的形態又はその他の曲線状の幾何学的形態又はそれらの組み合わせ）を有するシールが本発明の範囲に属するものである。
［００６４］ 図６は、本発明を具体化するシステムの漏洩量のデータのグラフである。データは、原型システム（ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｓｙｓｔｅｍ）の性能を観察することにより得られたものである。原型システムは、ＤＤＧ型駆逐艦のプロペラ軸にて使用することのできるシステムの約８分の１寸法のモデルとして設計した。システムは、図１の要素を含むものとした。例えば、原型軸の直径は、約６３．５ｍｍとした。ＤＤＧ型駆逐艦プロペラの実物大寸法（ｆｕｌｌ−ｓｃａｌｅ）の軸の直径は、約５０８ｍｍである。造船所の規則によって許容される実物大寸法の軸の分当たり最大回転数（ＲＰＭ）は約１６８ＲＰＭである。８分の１寸法（１／８ｔｈ−ｓｃａｌｅ）の原型は、軸の直径の相違を考慮するため、約１，３４４ＲＰＭにて試験した。試験装置は、雰囲気圧力環境にある第一の区画と、加圧した環境（例えば、水が存在する）にある第二の区画とを含むものとした。第一の区画と、第二の区画との間の圧力降下によって、水は低圧の第一の区画に向けて移行しようとする。実験の間、第一の区画に入る漏洩水の量を測定した。
［００６５］ グラフ６００は、原型システムにて得られた漏洩量の第一の曲線６０２を含む。第一の曲線６０２は、横軸６０６の時間（分）に対する縦軸６０４の米パイント／時の漏洩量の値に相応する。グラフ６００は、横軸６０６の時間（分）に対する縦軸６１０の米パイント／時にて漏洩量を描いた第二の曲線６０８も含む。曲線６０８は、第一のプロット６０２に基づいて予想されるデータを示すＤＤＧ型駆逐艦に対する実物大寸法のシステムにて使用する設計とされたシステムの予想性能を表わす。第二の曲線６０８にて示したデータは、第一の曲線６０２にて示したデータの線形外挿法によるものである（原型の８分の１の寸法を補償するため、８のファクタによって寸法付けされた（ｓｃａｌｅｄ））。
［００６６］ プロット６０２と関係したデータは、ショアデュロメータ硬さＡが約６０の硬度を有するシール（例えば、シール１２０ａ、１２０ｂ）を表わす。その他の硬度のシールの試験結果は良好であった。ショアデュロメータ硬さが約Ａ２０ないしショアデュロメータ硬さが約Ａ６０の範囲の硬度を有するシールも試験した。一部の実施の形態において、特定のシールの選んだ硬度の値は、例えば、シールが作用可能である時間のような、シールと関係した使用パラメータに依存する。試験する間、シール内に（例えば、シールの空所内）に配設されたゲル材料は、流体に曝された数秒以内に流体（この場合、水）の存在に応答した。第一の曲線６０２は、約１０分後、第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩへの漏洩量は約１．５米パイント／時（約０．１９７ｍｌ／秒）に減少することを示す。更に、１時間後の漏洩量は、０．１米パイント／時（約０．０１３１ｍｌ／秒）以下である。
［００６７］ 第二の曲線６０８は、約１０分後の漏洩量は約９米パイント／時（約１．１８３ｍｌ／秒）であり、また、約１時間後、約０．５米パイント／時（約０．０６５ｍｌ／秒）以下であると予想されることを示す。更に、一例としての圧力差が約７．５ｐｓｉｄ（平方インチ当たりポンドの差）（約５，２７３ｋｇ／ｍ２）及び１５．０ｐｓｉｄ（約１０，５５０ｋｇ／ｍ２）のとき、観察された漏洩量は、第一の曲線６０２又は第二の曲線６０８におけるよりも低いことが分かり、それは圧力差の上昇は、シールのシール性能を増大させるからである。一部の実施の形態において、８分の１の寸法の軸が約７２０及び１４４０ＲＰＭ（実物大寸法の軸の場合の約９０及び１８０ＲＰＭに相応する）にて旋回するとき、僅かに大きい漏洩量となった。
［００６８］ 図７は、本発明を具体化するシール７００の断面斜視図である。シール７００は、リップ部分７０２と、上側部分７０４とを有する。空所７０６は、リップ部分７０２及び上側部分７０４によって画成される。一部の実施の形態において、ゲル材料（図示せず）は空所７０６内に配設される。シール７００は、リップ部分７０２からＹ軸線に沿って上側部分７０４に向けて伸びる２つのコネクタ部分７０８ａ、７０８ｂ（全体として参照番号７０８）を有する。上側部分７０４は、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂと合わさる形態とされた相応する表面７１０ａ、７１０ｂ（全体として参照番号７１０）を画成する。一部の実施の形態において、シール７００は、エラストマー材料又はゴム材料（例えば、天然又は合成ゴム）にて出来ている。
［００６９］ 一部の実施の形態において、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂは、例えば、重力の影響により又はリップ部分７０２に加わるゲル材料の重量に基づいて、リップ部分７０２が上側部分７０４から（例えば、Ｙ軸線に沿って）動くのを防止する。流体が存在するとき、空所７０８内のゲル材料は、膨張し且つ、リップ部分７０２を押し付けて上側部分７０４から離す。コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂは、上側部分７０４の相応する表面７１０ａ、７１０ｂに対して反作用し、リップ部分７０２が動くのに抵抗する。ゲル材料は、この抵抗に打ち勝ち且つ、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂを相応する表面７１０ａ、７１０ｂから変位させるのに十分な膨張力を提供する。コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂが変位した後、ゲル材料は、リップ部分７０２を上側部分７０４から離れるように動かすことができる。本発明の代替的な実施の形態において、コネクタ部分７０８及び相応する表面７１０を代替的な幾何学的形態、数及び形態とすることが考えられる。
［００７０］ 本発明は、特定の実施の形態に関して特に示し且つ説明したが、当該技術の当業者は、特許請求の範囲により規定された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、形態及び細部の点で色々な変更を為すことが可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステムの一部分の断面図である。
【図２】本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステムの分解斜視図である。
【図３】本発明の一例としての実施の形態に従った、ゲル材料を保持する設計とされた空所を含むリップシールの断面斜視図である。
【図４】本発明の一例としての実施の形態に従った、システムの断面図である。
【図５】図４のシステムにて使用される背中合わせリップシールの断面斜視図である。
【図６】本発明を具体化するシステムの漏洩量データを示すグラフ図である。
【図７】本発明の一例としての実施の形態に従ったシールの断面斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
［００１］ 本明細書に記載された着想の一部は、契約番号Ｎ６５５３８−０４−Ｍ−０１５７号に基づいて政府の支援を受けて為され、すなわち開発されたものである。連邦政府は、かかる着想に特定の権利を有することができる。
［００２］ 本発明は、全体として、シール、特に、ゲル材料を含む流体作動型軸シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
［００３］ 多くの工業分野は、軸が構造体の１つの領域から壁を通って構造体の別の領域まで伸びることを必要とする。軸は、全体として、壁の開口部を通り且つ、壁の位置に対して動く。例えば、軸は、表面を通る軸の軸線の回りにて平行移動し、回転し又は平行移動及び回転の何らかの組み合わせ（例えば、捩れ、曲がり又は延伸）にて動くことができる。軸と壁の開口部との間には、全体としてこの動きを容易にする空間的な隙間が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［００４］ 軸を動かすことを含む幾つかの適用例は、構造体の別個の領域の間にて流体を隔離し、構造体の１つの領域における漏洩又は汚染が軸と壁の開口部との間の隙間を介して構造体の隣接する領域に移行したり又は流れないことを必要とする。例えば、船の船体の長さに沿って伸びるプロぺラ軸は、船の異なる区画を分離する幾つかの隔壁を通って伸びる。１つの区画内の水の漏洩が隔壁を通って軸に沿って次の区画内に進むのを防止することは、船体が水にて満たされ且つ船が沈没するのを防止する点にて極めて重要である。例えば、船構造体の軸開口部に対して軸が回転する間、流体が１つの隔壁から次の隔壁まで流れるのを制限するため、典型的に軸シールが使用されている。
［００５］ 軸が作動する間、軸が回転するとき回転する設計とされた従来の軸シールの一例は、ワシントン、ポールズボのワルトシラ・リップス（Ｗａｒｔｓｉｌａ−Ｌｉｐｓ）インキにより販売されるＮＤ型軸シールである。ＮＤ型シールは、ゴム成形物−軸の境界面に配置されたｏリングを有し、成形物及びｏリングの双方が軸の旋回に伴い旋回する。隔壁の一側部における不均一な圧力によって発生されたｏリングを亙る圧力差により、ゴム成形物は変形し且つ、開口部の回りに配置されたハウジングに対して押し付けられる。成形物がハウジングに対して押し付けられるとき、成形物の回転は妨害される。静止した成形物は、ハウジングに対するシールを形成し、また、ｏリングを押して軸と接触させる。ｏリングは、旋回を停止させ且つ、軸に対する流体シールも形成する。
［００６］ ＮＤ型軸シールの１つの欠点は、密封構成要素がドライな状態にある間、密封構成要素と軸との間の接触の結果、ｏリング及びゴム成形物における関係した摩擦によって生じた摩耗に起因して密封構成要素が過早に破損することになることである。現在の造船の仕様は、全体として、密封構成要素の対向面の間の圧力差は、約１／３ｐｓｉｇ（平方インチあたりのポンド又は約２３４．１ｋｇ／ｍ２）、又はシールが軸と係合する前に約８ないし９インチ（約２０３ないし２２９ｍｍ）の水柱圧力であることを要求とする。この水圧は、軸と密封構成要素（例えば、成形物及びｏリング）との間に水密な境界面を形成するのを助ける。ＮＤ型シールは、僅か０．６ないし０．９インチ（約１５．２ないし２２．９ｍｍ）の水柱圧力の存在下にて作動される（例えば、軸と接触している）。密封構成要素は、密封構成要素が相対的にドライな状態にある間、軸と接触し、過早の摩耗を生じさせる。更に、密封構成要素が相対的に少量の水の存在下にて作動されたとき、対向する密封構成要素の間に流体密シールを生じさせるのに不十分な圧力差が生じる。流体密のシールが形成されないとき、軸及び密封構成要素と関係した漏洩量が造船所の仕様値を上廻る可能性がある。
［００７］ 例えば、造船所の仕様は、全体として、最大漏洩量が０．５米パイント／時（約０．０６５ｍｌ／秒）である自己作動型隔壁軸シールであることを要求する。自己作動型軸シールは、全体として、軸に対して取り付けた後且つ、漏洩する間、人間の操作（例えば、シールの調節）を必要としない。ＤＤＧ型駆逐艦の場合、造船所の仕様に基づいて許容される、最大漏洩量は米１パイント／分（約０．１３１４ｍｌ／秒）である。相対的に低い圧力差の存在下でのシールの作動（例えば、上述した相対的に少ない水量に起因する過早の作動）により、シール構成要素の加速された摩耗が生じる。シールの加速された摩耗の結果、シールは過早に破断し、造船所の仕様値と不適合となる。
［００８］ 従って、相対的に少量の流体の存在下にて過早に作動しない自己作動型軸が必要とされている。また、過早の摩耗に抵抗する設計とされた軸シールも必要とされている。また、多岐に亙る直径の軸を効果的に密封し得るようにその設計を寸法付けする（ｓｃａｌｅ）ことのできる軸シールも必要とされている。例えば、駆逐艦又は色々な工業的用途にてその双方が見られる、相対的に小径の軸と相対的に大径の軸とに対する軸シールの設計が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［００９］ 本明細書に記載された着想は、流体に曝されたときに膨張するゲル材料と、シールとを関係させることにより、現在の軸シールと関係した上記及びその他の問題点に対処するものである。１つの実施の形態において、かかる材料を採用するシールの設計は、全体として、流体が存在しないとき、動く軸と接触しない。シールと軸とを分離することは、流体が存在しないとき、シールに対する摩擦効果を減少させることにより、シールの寿命を引き延ばすことになる。ゲル材料が膨張すると、シールは変形し且つ押されて軸と接触する。かかるシールと関係した色々な特徴及び有利な点について以下に説明する。
［００１０］ 本発明は、１つの形態において、ハウジングと、ハウジングに対して配設されたシールとを有するシステムを特徴とする。シールは、流体に曝されたときに膨張して、ハウジングと軸との間の空隙又は隙間を通る流体の流れを減少させるゲル材料を含む。シールはリップ部分を有し、また、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて軸と接触する。
［００１１］ 一部の実施の形態において、シールは、ハウジングと軸との間の空隙と関係した流動面積を減少させる。一部の実施の形態において、シールは、ゲル材料の膨張によって押されて軸と接触し且つ、流動面積を実質的に解消する（例えば、空隙を閉じることにより）。一部の実施の形態において、ゲル材料は、流体が存在しないとき収縮し、シールと軸との間に空隙を形成し又はその空隙を増大させることの少なくとも一方を行い得るようにされている。１つの実施の形態において、流体が区画から除去された後、ゲル材料は乾燥し且つ、収縮して、流体に曝される前にシールがとっていた当初の形状に復帰するのを許容する。一部の実施の形態において、ゲル材料の膨張は、可逆的過程又は効果である。一部の実施の形態において、軸は隔壁を通って伸びる（例えば、船の船体を通って伸びるプロペラ軸である）。一部の実施の形態において、ゲル材料は、ゲル粒子を連続気泡構造内に埋め込むことにより形成される。一部の実施の形態において、連続気泡構造は、硬い連続気泡構造又は柔軟な連続気泡構造である。一部の実施の形態において、連続気泡構造は、シールの空所内に嵌まる形状とされている。
［００１２］ 一部の実施の形態において、シールはリップシールを含む。シール又はリップシールは、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料を含むことができる。一部の実施の形態において、シールは、シールと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料を含む。低摩耗材料は、例えば、成形し、接着し、被覆し又はその他の方法にてシールに固定され又は施されたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）材料とすることができる。低摩耗材料は、軸とシールとが長期間接触する間に生じるであろう軸とシールとの間の摩擦を減少させる。一部の実施の形態において、システムは、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた整合リングを含む。一部の実施の形態において、整合リングは、軸に対する接触面を有し、また、整合リングと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料が使用される。一部の実施の形態において、低摩耗材料は、テフロン（登録商標）材料である。一部の実施の形態において、低摩耗材料は、接着、定置、装着、連結又はこれらの任意の組み合わせの少なくとも１つによってシールに対して固定される。一部の実施の形態において、シールは、例えば、溝、空所、締まり嵌め（例えば、直径方向締まり嵌め）、又は摩擦嵌めを通じて低摩擦材料を捕捉する。整合リングは、例えば、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗又は低摩擦材料にて形成することができる。
［００１３］ 一部の実施の形態において、システムは、流体に曝されたとき、膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを含む。一部の実施の形態において、シールは、ハウジングと軸との間の空隙を通って第一の方向に沿った流体の流れを減少させ、また、第二のシールは、ハウジングと軸との間の第二の方向に沿った第二の流れを減少させる。一部の実施の形態において、第二の方向は第一の方向に対し実質的に反対の方向である。
［００１４］ 一部の実施の形態において、シールは予備シール（ｂａｃｋｕｐ ｓｅａｌ）である。シールは、軸がハウジングに対して動く（例えば、回転、平行移動又はこれらの任意の組み合わせ）間、ハウジングとシールとの間の流体の流れを減少させることができる。一部の実施の形態において、シールが流体に曝されたとき、シールを横切って圧力差が維持される。圧力差は、例えば、ゲル材料と相互作用させ且つ、ゲル材料を膨張させることにより、シールの性能を向上させることができる。
［００１５］ 本発明は、別の形態において、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる方法を特徴とする。該方法は、ハウジングを軸に対して開口部内に取り付けるステップを含む。該方法は、シールをハウジングに対して配置するステップを含む。シールは、流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を備えている。
［００１６］ 一部の実施の形態において、該方法は、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた少なくとも１つの整合リングを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、ハウジングをシールに対して整合させるため、整合リングをシールに連結するステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、流体に曝されたとき膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る第二の流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにさせた第二の整合リングを取り付けるステップを含む。一部の実施の形態において、該方法は、低摩耗材料をシールに対して固定するステップを含み、また、固定するステップは、少なくとも接着、定置、装着、連結又はこれら任意の組み合わせを含む。一部の実施の形態において、固定するステップは、例えば、シールが例えば、溝、空所、締まり嵌め（例えば、直径方向締まり嵌め）又は摩擦嵌めを通じて低摩耗材料を捕捉するステップを含む。
［００１７］ 本発明は、別の形態において、軸に対して配設されたハウジングと、流体に曝されることに応答してハウジングと軸との間の空隙を減少させる手段とを含むシステムを特徴とする。空隙を減少させる手段は、流体に応答可能なゲル材料を含む。
［００１８］ 本発明は、別の形態において、ハウジングと、ハウジングに対して配設されたシールとを含むシステムを特徴とする。シールは、流体に曝されたとき膨張してハウジングと構造体との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を含む。
［００１９］ 一部の実施の形態において、シールの一部分は、例えば、流体が存在しないとき、構造体と接触せず、シールのようなシステムの構成要素との摩擦に関係した摩耗を減少させる。一部の実施の形態において、シールの一部分は、シールが流体に曝されたとき、構造体と接触する。一部の実施の形態において、シールはリップ部分を含み、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押し付けられて構造体と接触する。
［００２０］ 本発明のその他の実施の形態において、上述した形態の任意のものは、上述した特徴の１つ又はより多くを含むことができる。本発明の１つの実施の形態は、上記の特徴及び有利な効果の全てを提供することができる。
［００２１］ 上記及びその他の特徴は、以下の説明及び単に説明のためであり、必ずしも正確な縮尺通りではない図面を参照することにより、一層完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
［００２９］ 図１は、本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステム１００の断面図である。該システム１００は、長手方向軸線Ａを画成する軸１０２に対して取り付け且つ該軸１０２と共に使用し得る設計とされている。システム１００は、１つ又はより多くの貫通穴１０８を画成する伸長可能な部分１０６と連結されたハウジング１０４を有する。システム１００は、例えば、１つ又はより多くのボルトを貫通穴１０８を通して支持面又は隔壁（図示せず）における相応する穴（図示せず）まで通すことにより軸１０２に対して固定し又は固定状態に取り付けることができる。一部の実施の形態において、ボルトは相応する穴内に直接ねじ込まれる。一部の実施の形態において、相応する穴は、貫通穴とし、システム１００は、ボルトを支持面又は隔壁の反対側部（例えば、構造体の異なる領域にて）１つ又はより多くのナットに確実にねじ止めすることにより固定される。
［００３０］ システム１００は、ハウジング１０４内に配設された２つの接続板１１０ａ、１１０ｂを特徴とする。接続板１１０ａ、１１０ｂは、２つの面１１２ａ、１１２ｂを画成する。接続板１１０ａの表面１１２ａは、ハウジング１０４の内面１１４ｂに面している。接続板１１０ｂの表面１１２ｂは、ハウジング１０４の内面１１４ａに面している。システム１００は、整合リング１１６を有する。整合リング１１６は、接続板１１０ａ、１１０ｂの表面１１２ａ、１１２ｂの間に相対的に装着する設計とされている。接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６の組み合わせ体は、ハウジング１０４の表面１１４ａ、１１４ｂの間に相対的に緩く装着する設計とされている。接続板１１０ａ、１１０ｂは環状溝１１７を画成する。整合リング１１６は、１つ又はより多くのｏリング１１８を収容する相応する環状溝（図示せず）を画成する。一部の実施の形態において、整合リング１１６の環状溝は、接続板１１０ａ、１１０ｂの環状溝１１７と協働し、ｏリング１１８を着座させる実質的に連続的な環状溝を形成する。一部の実施の形態において、整合リング１１６は、例えば、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗又は低摩擦材料にて製造される。
［００３１］ 接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６の合計厚さは、ハウジング１０４の距離１１９ａ（すなわち、表面１１４ａ、１１４ｂの間のＸ軸線に沿った距離）よりも僅かに薄い。僅かな隙間１１９ｂがハウジング１０４と整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂの組み合わせ体との間に存在する。ｏリング１１８は、接続板１１０ａ、１１０ｂと整合リング１１６との組み合わせ体とハウジング１０４との間にシールを提供し、流体がハウジング１０４の内部領域１１４ｃに入るのを阻止する。更に、ｏリング１１８は、接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６が軸１０２に対して曲がり又は動いて、例えば、ハウジング１０４（例えば、伸長可能な部分１０６、貫通穴１０８又はハウジング１０４が固定される表面）に過剰な応力を加えずに、軸１０２がＹ軸線に沿って平行移動するのを受容するのを許容する。一部の実施の形態において、軸１０２は、ハウジング１０４に対して動く（例えば、船におけるプロペラ軸である）。軸１０２は、ハウジング１０４に対する平行移動又は回転又は平行移動及び回転の何らかの組み合わせ（例えば、捩れ）により動くことができる。一部の実施の形態において、軸１０２は、ハウジング１０４に対して静止している。静止した軸の例は、導管、パイプ、電気ケーブル及び表面を貫通して伸びるその他の構造体を含む。
［００３２］ システム１００は、軸１０２に対して配置された２つのシール１２０ａ、１２０ｂも特徴としている。シール１２０ａ、１２０ｂは、接続板１１０ａ、１１０ｂ及び整合リング１１６に対して当接する関係に配置されている。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、シール１２０ａ、１２０ｂを整合リング１１６に接合することにより、整合リング１１６に連結される。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂ及び整合リング１１６は、同一の材料にて形成された単一物構造体である。リング１２２が軸１０２と整合リング１１６の底面１２４との間に配設されている。
［００３３］ 一部の実施の形態において、リング１２２は、テフロン（登録商標）材料又はその他の低摩耗又は低摩擦材料にて形成されている。組み立て及び作動中、リング１２２を使用してシステム１００の色々な構成要素を整合させることができる。例えば、リング１２２は、整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂをハウジング１０４及び軸１０２に対して整合させることができる。一部の実施の形態において、リング１２２は、システム１００内に含められていない。一部の実施の形態において、リング１２２は、軸１０２が動くとき、リング１２２が動く（例えば、回転し又は平行移動する）ように軸１０２に連結されている。一部の実施の形態において、リング１２２と軸１０２との間の空隙は、空隙を通る空気又は流体の流れを減少させるのに十分に小さい。一部の実施の形態において、リング１２２又はその他の低摩耗材料が、例えば、接合、定置、装着、連結又はこれらの何らかの組み合わせによってシール１２０ａ、１２０ｂに対して固定される。リング１２２又はその他の低摩耗材料は、例えば、溝（図示せず）、空所（図示せず）又は直径方向締まり嵌め又は摩擦嵌めのようなその他の型式の装着により、シール１２２ａ、１２２ｂにより捕捉することができる。
［００３４］ この実施の形態において、リング１２２は、軸１０２に対するシール１２０ａ、１２０ｂの各々のリップ１２６ａ、１２６ｂの間の半径方向隙間１３０にほぼ等しい約０．１ｍｍ（Ｙ軸線に沿った）の厚さを有する。一部の実施の形態は、リップ１２６ａ、１２６ｂと軸１０２との間の半径方向隙間１３０がリング１２２の厚さよりも大きいことを特徴とする。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂのリップ１２６ａ、１２６ｂの軸に面する表面と、シール１２０ａ、１２０ｂの接続板に面する表面との間の隙間１３２は約２５ｍｍである。一部の実施の形態において、隙間１３２は、約１２．７ｍｍである。代替的な幾何学的形態及び寸法とすることが考えられ、これらも、本発明の範囲に属するものである。
［００３５］ シール１２０ａ、１２０ｂの各々は、空所１２８ａ、１２８ｂをそれぞれ画成する。空所１２８ａ、１２８ｂは、ゲル材料（本明細書にてゲルとも称する）にて充填される。一部の実施の形態において、ゲル材料は、ヒドロゲル、アクリルアミドゲル（例えば、「スマート」ゲル）又は流体の存在下にて膨張するその他のゲルである。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料のような、柔軟であり又は曲げ可能な材料を備えている。
［００３６］ 一部の実施の形態において、シールは、約ショアＡ６０の硬度を有する材料を備えている。全体として、ゲル材料は流体に曝されたときに膨張し且つ空所１２８ａ、１２８ｂの内面に対して反作用する。シール１２０ａ、１２０ｂは柔軟であるから、ゲル材料が膨張すると、シール１２０ａ、１２０ｂのリップ１２６ａ、１２６ｂは、押されて軸１０２と接触し、密封配置状態を形成する。このようにして、リップ１２６ａ、１２６ｂは、リップ１２６ａ、１２６ｂと軸１０２との間の隙間１３０と関係した流動面積を減少させ又は解消する。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、例えば、シール１２０ａ、１２０ｂと軸１０２との間の摩擦を減少させるため、テフロン（登録商標）材料のような低摩耗材料を含む。例えば、低摩耗材料は、リップ１２６ａ、１２６ｂに固定し又は施す（例えば、成形、結合又は表面被覆により）ことができる。
［００３７］ 試験の結果、一部の実施の形態において、ゲル材料はリップ１２６ａ、１２６ｂを押して軸１０２と接触させるとき、リップ１２６ａ、１２６ｂに対して約３７ｐｓｉ（約２６，０１０ｋｇ／ｍ２）の以上の圧力を発生させることが可能であることが分かった。
［００３８］ この実施の形態において、システム１００は、全体として互いに流体的に連通しない第一の区画Ｉと、第二の区画ＩＩとを画成する。区画Ｉは、例えば、ハウジング１０４に連結された表面（例えば、船の隔壁）により区画ＩＩから分離されている。第一の区画Ｉ内にて流体の漏洩が生じたとき、システム１００の典型的な作動が生じる。第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間に圧力差が発生する。流体は、シール１２０ａ、１２０ｂと軸１０２との間の隙間１３０を介して第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまで移行する傾向となる。
［００３９］ 一部の実施の形態において、流体は、空所１２８ｂ内に配置されたゲル材料と接触し（例えば、はね出し又は浸漬により）、ゲル材料を空所１２８ｂの内面に対して膨張させ且つ反作用させ、リップ１２６ｂを押して軸１０２と接触させる。一部の実施の形態において、ゲル材料が流体に曝された後、数秒以内にゲル材料は膨張し且つリップ１２６ｂを押して軸１０２と接触させる。システム１００は、例えば、真水、塩水、酸、アルカリ流体、血液又はその他の生物学的流体及び油のような多岐に亙る自然に生じ又は合成した流体と共に使用することができる。全体として、存在する流体の型式は、システム１００内にて使用されるゲル材料の選択に影響を与える。ゲル材料は、一部分、流体の性質に基づいて応答する（例えば、膨張し且つ収縮する）ことができる。
［００４０］ 全体として、ゲル材料は、流体が存在しないとき膨張しないから、流体が存在する迄、シール１２０ｂは作動させない（すなわち、リップ１２６ｂは軸１０２に向けて動かない）。リップ１２６ｂが軸１０２と接触すると、リップ１２６ｂと軸１０２との間の隙間１３０又は空隙は減少し、このことは、移行する流体が通る流動面積を減少させることになる。第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間の圧力差は、リップ１２６ｂが軸１０２に接近し又は軸１０２と接触するのに伴い増大する。一部の実施の形態において、第一の区画Ｉと第二の区画ＩＩとの間の圧力差が上昇するに伴い、リップ１２６ｂが隙間１３０を通る流れを減少させる能力は増大する。ｏリング１１８は、整合リング１１６及び接続板１１０ａ、１１０ｂの組み合わせ体をハウジング１０４の内面１１４ａ、１１４ｂに対して密封することにより、流体が第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまでハウジング１０４を通って移行するのを妨害する。
［００４１］ 一部の実施の形態において、リップ１２６ｂが軸１０２と係合するときに生ずる圧力差は、第二の区画ＩＩに面するシール１２０ａの空所１２８ａ内に配設されたゲル材料にも作用する。圧力差によって空所１２８ａ内のゲル材料は膨張し、リップ１２６ａを押して軸１０２と係合させる。一部の実施の形態において、シール１２０ａのリップ１２６ａは、予備シールを形成し、第一の区画Ｉに面するシール１２０ｂ（例えば、リップ１２６ｂ）が機能しなくなるとき（例えば、磨耗により）、流体が第二の区画ＩＩに入るのを妨害する。一部の実施の形態において、一部の流体は、第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩまで移行し且つ、空所１２８ａ内に配設されたゲル材料と接触し又は該ゲル材料を湿らせる。空所１２８ａ内のゲル材料が流体に曝されると、シール１２０ａのリップ１２６ａは、軸１０２に向けて動き且つ（又は）該軸１０２と接触する。このようにして、第二の区画ＩＩ内の流体は、シール１２０ａの作用によって第一の区画Ｉに移行して戻ることが妨害される。
［００４２］ シール１２０ａ、１２０ｂが流体に曝されることにより作動された後、流体が除去され、シール１２０ａ、１２０ｂはドライな状態となる（例えば、熱を加えることにより）迄、リップ１２６ａ、１２６ｂは軸１０２と接触したままである。一部の実施の形態において、シール１２０ａ、１２０ｂは、空気に曝すことによりドライな状態とさせる。ゲル材料は、例えば、ゲル材料がドライな状態となったとき、流体が存在しない場合に収縮する。ゲル材料が収縮すると、シール１２０ａ、１２０ｂは、流体に曝される前に（例えば、漏洩する前）シール１２０ａ、１２０ｂが取っていた当初の形状に変形して戻る。システム１００は、ゲル材料の膨張は可逆的効果であるため（例えば、ゲル材料の収縮により）、システム１００は、交換せずに多数回の漏洩に対して使用することができる。
［００４３］ 全体として、ゲルは、分散した粒子が分散媒質に結合して半固体材料を形成するコロイド状材料である。ゲルは、ゲルと関係した分散媒質に従って、種類分けされる場合がある。例えば、ヒドロゲルに対する分散媒質は、水であり、アクリルアミドゲルに対する分散媒質はアセトンである。
［００４４］ 本発明の一部の実施の形態にて使用されるゲル材料は、ポリマーストランド（例えば、ゲル粒子）を溶液（例えば、水又はアセトン）中に浸漬させることにより形成される。一部の実施の形態において、ゲル粒子は分散媒質中に懸濁される。一部の実施の形態において、ゲルは、ゲルが曝される環境に応答して体積を変化させる（例えば、膨張し又は収縮する）。ゲル材料の体積の変化は、浸透圧として知られたゲル材料の性質に直接、比例する。浸透圧は、例えば、分散媒質の温度、イオン化、溶液（例えば、アセトン）の濃度又はゲル材料に作用する外力（例えば、圧力）のような、多岐に亙る因子に依存する。全体として、ゲルは、最低の熱動的エネルギを有する状態（例えば、最低の浸透圧）をとろうとする。外力が存在しないとき（例えば、０Ｎ／ｍ２の浸透圧）、ゲルはそれ自体に圧縮する。例えば、一部のアクリルアミドゲル（「スマートゲル」とも称される）は、スマートゲルにて相変化を引き起こすのに十分な適宜な外部状態に曝されたとき、体積が約１０００倍だけ減少する可能性がある。
［００４５］ 一般的に、環境上の変化は、ゲルが可逆的な体積変化を生ずるのを容易にすることによりゲル材料に影響を与える。かかる環境状の変化は、流体の温度、ｐＨ、流体のイオン強度、光及びゲルが存在するときの電磁場の変化を含む。環境上の変化は、全体として、環境の変化に応答してゲル材料の体積を膨張させ又は収縮させることになる。ゲル材料が体積変化を経験する環境値の範囲は、ゲルの環境的体積相変化領域と称することができ、ゲル材料の型式に依存して変化する。単に一例として、粒子ゲルは、ゲル又はゲルと接触した流体の温度が増大するに伴い収縮する可能性がある。同様に、ゲルは、ゲル又はゲルと接触した流体の温度が低下するに伴い膨張するであろう。
［００４６］ 一部の実施の形態において、ゲル材料は、ゲルが「不連続的」な体積変化を受ける能力に基づいて、システム１００にて使用し得るよう選ばれる。不連続的な体積変化は、ゲル材料が膨張した状態から収縮した（又は圧縮した）状態に可逆的に変化し再度戻ることによる可逆的転位を含む。一部の実施の形態において、体積変化は、環境条件の相対的に僅かな変化に応答する顕著な体積の変化である。一部の実施の形態において、温度が約０．１℃以下だけ変化すると、不連続的な体積変化となる。かかるゲル材料は「相転位ゲル」と称することができる。環境条件は、ゲルは相転位温度付近にて体積変化を受けるため、「相転位温度」と称することができる。一部の実施の形態において、温度が相転位温度以下に降下すると、ゲル材料は膨張し且つ、リップ１２６ａ、１２６ｂを押し付けて軸１０２と接触させる。一部の実施の形態において、流体が存在しないとき、又は温度が相転位温度以上に上昇したとき、ゲル材料は収縮し且つリップ１２６ａ、１２６ｂが変形して軸１０２から離れるのを許容する。
[００４７] 一部の実施の形態において、ゲル材料（例えば、ゲル材料のペレット又はパケット）は発泡材料中に埋め込まれる。一部の実施の形態において、発泡材料は、連続気泡構造材料である。一部の実施の形態において、連続気泡構造材料は柔軟な連続気泡構造材料である。適宜な連続気泡構造材料の例は、ウレタン発泡材又は例えば、メイン州のブースベイ（Ｂｏｏｔｈｂａｙ）のレイネル（Ｒｙｎｅｌ）インクが販売する低密度ポリウレタン発泡材を含む。
［００４８］ 一部の実施の形態において、発泡材料は空所１２８ａ、１２８ｂ内の空間を占めるため、発泡材料が使用されるとき、使用されるゲル材料は少ない。発泡材料は、ゲル材料に対する封じ込め担体（例えば、個別のゲル粒子又はポリマーストランド）として使用され且つ、ゲル材料の移行を防止することができる。一部の実施の形態において、発泡材中のゲル材料は、流体に曝されたとき膨張する。ゲル材料の膨張によって発泡材は膨張する。膨張する発泡材は、シール１２０ａ、１２０ｂの空所１２８ａ、１２８ｂに対して反作用し、シール１２０ａ、１２０ｂを変形させ且つ、リップ１２６ａ、１２６ｂを押し付けて軸１０２と接触させる。
［００４９］ 一部の実施の形態において、ゲル材料は、液体透過性スリーブ又は管（図示せず）内に配設される。スリーブは、シール１２０ａ、１２０ｂの空所１２８ａ、１２８ｂ内に配置することができる。一部の実施の形態において、スリーブは、水がスリーブ内に且つスリーブ外に透過するのを許容するが、ゲル材料がスリーブ外に透過するのを阻止するメッシュ材料にて形成される。ゲル材料を保持するスリーブは、形成し且つ、多岐に亙る幾何学的形態を有するシールにて使用することができ、それは、スリーブ及びゲル材料は、シールの形状又はシールの空所の形状をとることができるからである。一部の実施の形態において、発泡材料中に埋め込むことのできる量よりも著しく多量の量のゲル材料をスリーブ内に保持することができる。
［００５０］ 図２は、軸１０２とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステム２００の分解斜視図である。システム２００は、協働して軸１０２の回りにて周方向に配設された単一のハウジング（全体として参照番号２００）を形成する２つのハウジング部分２０２ａ、２０２ｂを有する。軸１０２は、長手方向軸線Ａを画成する。ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂの各々は、ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂを軸１０２が通る表面又は隔壁（図示せず）に固定する複数の貫通穴１０８を画成する。ハウジング部分２０２ａ、２０２ｂの各々は、各々が軸１０２のほぼ１／２に外接する半体のリング形状構造体である。ハウジング２０２を軸１０２の回りに配設する、ハウジングのその他の形態が可能である（例えば、四分円又は三分円）。
［００５１］ システム２００は、協働して、ハウジング２０２内に配設され且つ、軸１０２の回りで周方向にある単一の整合リングを形成する２つの整合リング２０６ａ、２０６ｂを有する。整合リング２０６ａ、２０６ｂは、接続部２０８ａ、２０８ｂにより互いに固定される。接続部２０８ａは、２つの接続板２１０ａ、２１０ｂを特徴とする。接続部２０８ｂ（斜視図にて隠れている）に対し同一の組みの接続板が使用される。複数のコネクタ２１２（例えば、ボルト、ねじ、リベット又は締結具）が第一の接続板２１０ａ、整合リング２０６ａ、２０６ｂの何れか又は双方の一部分、第二の接続板２１０ｂを通って伸び、また、軸方向に固定されて構成要素間の密着嵌め状態を形成する。一部の実施の形態において、整合リング２０６ａ、２０６ｂは、互いに密着嵌めされて（例えば、摩擦嵌めにより）整合リングを形成する。
［００５２］ 整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ａの各々は、ｏリング１１８を受容する環状溝１１７（例えば、図１の環状溝１１７）を画成する。同様に、整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ｂの各々は、整合リング２０６ａ、２０６ｂ及び接続板２１０ｂの軸線Ａに沿った反対側面にｏリング１１８（斜視図にて隠れている）を受容する環状溝１１７（斜視図にて隠れている）を画成する。ｏリング１１８は、環状溝１１７内で軸１０２の回りで周方向に連続している。一部の実施の形態において、ｏリング１１８は、周方向に連続しているのでなく（例えば、これらは割り型ｏリングである）、ｏリング１１８を軸１０２の長さに沿って（例えば、軸の中間位置まで）摺動させることなく、軸１０２の回りに配置することを可能にする。
［００５３］ システム２００はまた、軸１０２の回りで周方向に配設されたリング１２２、シール１２０ａ、１２０ｂも有する。図面の明確化のため、シール１２０ａは図示されていない。リング１２２及びシール１２０ａは、軸１０２の回りで周方向に連続している。一部の実施の形態において、整合リング１２２又はシール１２０ｂの何れも周方向に連続していず、割り型ｏリングと同様に軸１０２を軸の中間位置に配置することを可能にすることはない。
［００５４］ 図３は、本発明を具体化するゲル材料を保持する設計とされた空所３０８を含むリップシール３００の断面斜視図である。シール３００は、長手方向軸線Ａ（例えば、図１、図２の軸１０２の長手方向軸線Ａ）に沿った軸（図示せず）の回りに配設し得るよう半円形として示されている。一部の実施の形態において、シール３００は、エラストマー又はゴム材料にて形成される。一部の実施の形態において、シール３００は単一物構造であり、また、軸の回りに配設し得る実質的に連続的なリングを形成する。一部の実施の形態において、シール３００は、協働して実質的に連続的なリングを形成する１つ又はより多くの構成要素にて形成することができる。
［００５５］ シール３００は、軸に隣接して配置される第一の面３０４と、外部構成要素（例えば、整合リング１１６、接続板１１０、ハウジング１０４又は図１のこれらの構成要素の組み合わせ体）に対して反作用する第二の面３０６を有する。シール３００は、流体の存在下にて膨張するゲル材料（図示せず）を収容し又は保持する設計とされた空所３０８を画成する。流体が存在するとき、ゲル材料は、膨張し且つ、空所３０８の内部に対して反作用する。
［００５６］ 一部の実施の形態において、シール３００は、流体が存在しないとき、第一の面３０４が軸と係合するのを防止するのに十分に硬い材料にて形成されている。該材料は、流体の存在下にてゲル材料の膨張がシール３００を変形させて第一の面３０４が軸と係合するのを許容するのに十分柔軟である。例えば、シールは、エラストマー材料又はゴム材料（例えば、天然又は合成ゴム）にて形成することができる。第二の面３０６は、相対的に固定された外部構成要素（例えば、図２のハウジング２０２又は整合リング２０６ａ、２０６ｂ）に対して反作用するから、第一の面３０４は、軸線Ａと整合された軸に向けて実質的に半径方向に膨張する。
［００５７］ 一部の実施の形態において、試験の結果、流体が存在しないとき、距離３１０ａは約１２．７ｍｍ、距離３１０ｂは約１４．６ｍｍであり、軸に対してシールから約１ｍｍの隙間又は空隙を提供することが分かった。流体が存在するとき、空所３０８内のゲル材料はシール３００を変形させた。距離３１０ａは、ほぼ同一のままであった（すなわち約１２．７ｍｍ）。距離３１０ｂは、約１６．５ｍｍまで膨張し、この距離は、シール３００と軸との間の約１ｍｍの隙間の空隙を上回るのに十分であった。この実施の形態において、外部構成要素（例えば、図２のハウジング２０２又は整合リング２０６ａ、２０６ｂ）が第二の面３０６と接触したとき、距離３１０ｂの膨張は約１６．５ｍｍ以上となった。膨張程度が大きければ大きい程、シール３００と軸との間に益々強力（例えば、補強された）且つ益々堅固な密封境界面が提供される。
［００５８］ 図４は、本発明を具体化するシステム４００の断面図である。該システム４００は、整合リング４０４に対して配設されたハウジング４０２を有する。ハウジング４０２は、システム４００を軸４１０が長手方向軸線Ａに沿って伸びる壁又は表面（例えば、隔壁）に固定する１つ又はより多くの貫通穴４０８を有する伸長部分４０６に連結されている。ハウジング４０２は内面４１２を画成する。該内面４１２は、整合リング４０４に対して配設された１つ又はより多くのｏリング４１０に対して反作用することにより、整合リング４０４に対するシールを形成することができる。整合リング４０４内の環状溝４１６はｏリング４１４を受容する。
［００５９］ システム４００は、シール４１８を有する。該シールは、軸４１０に隣接して配設される形態とされた整合リング４０４の一部分４２２のキャビティ４２０に対して配設される。該シール４１８は、空所４２４及び開口部４２６を画成して流体が空所４２４内に配設されたゲル材料（図示せず）と相互作用するのを許容する。一部の実施の形態において、シール４１８は、「背中合わせ」シールと称され、それは、ゲル材料が流体の存在下にて膨張したとき、ゲル材料は空所４２４の両面４２８に対して反作用し、シール４１８の底部分４３０（例えば、反対方向を向いた２つの軸方向リップ４３２ａ、４３２ｂ）を軸４１０に向けて半径方向に押し付けるからである。システム４００は、軸４１０とシステム４００との間に配設された２つのリング４３４も有する。全体として、リング４３４の各々は、図１に関して上述したリング１２２と同様である。
［００６０］ 一部の実施の形態において、シール４１８は、例えば、摩擦嵌めによって整合リング４０４（例えば、キャビティ４２０）に対して配置され又は固定される。一部の実施の形態において、シール４１８は、例えば、シール４１８を包被体４２０に接合するか又はシール４１８を整合リング４０４と同一の材料にて形成することにより、整合リング４０４に連結される。第一の区画Ｉからの流体が整合リング４０４と軸４１０との間の空隙４３６又は半径方向距離を横切って第二の区画ＩＩに向けて移行するとき、流体はシール４１８の開口部４２６に入る。開口部４２６に入る流体は、空所４２４内に配設されたゲル材料と相互作用し、接触し又はゲル材料を湿らせる。ゲル材料は、膨張し且つリップ４３２ａ、４３２ｂを押し付けて軸４１０と接触させシール４１０に対する流体密シールを形成する。ゲル材料が空所内にて膨張することは、シール４１８を押し付けて軸４１０と係合させることになる。シール４１８は、流体が存在しないとき、軸４１０と接触せず又は最小程度のみ接触するから、システム４００は、摩擦力と関係したシール４１８における過早の磨耗に抵抗する。全体として、ゲル材料は、本明細書に記載した実施の形態に関して説明した特徴の１つ以上を含むことができる。
［００６１］ 図５は、図４のシステムにて使用される背中合わせのリップシール５００（例えば、図４のシール４１８のような）の断面斜視図である。一部の実施の形態において、シール５００は、エラストマー又はゴム材料にて形成される。一部の実施の形態において、シール５００は、単一物構造であり且つ、長手方向軸線Ａを画成する軸（図示せず）の回りに配設される実質的に連続したリングを形成する。一部の実施の形態において、シール５００は、協働して実質的に連続したリングを形成する１つ又はより多くの構成要素にて形成することができる。
［００６２］ シール５００は、軸に隣接して配設される第一の部分５０４と、外部構成要素（例えば、整合リング４０４、ハウジング部分４０２又は図４のこれらの構成要素の双方）に対して反作用する第二の面５０６とを有する。第一の部分５０４は、反対方向を向いた２つのリップ５０８ａ、５０８ｂを有し、リップ５０８ａと５０８ｂとの間に開口部４２６が配設されている。該開口部４２６は、第一の部分５０４に沿って流れる流体がシール５００の空所４２４内に配設されたゲル材料（図示せず）と接触し、また、該材料を湿らせるのを許容する。ゲル材料は、流体の存在下にて膨張し且つ、空所４２４の内側に対して反作用する。ゲル材料が膨張すると、リップ５０８ａ、５０８ｂの一方又は双方は変形し且つ、軸に向けて動いて軸との接触状態を確立し、流体密封境界面を形成する。リップ５０８ａ、５０８ｂと軸との間の接触は、軸とシール５００との間の流体の流れを減少させることになる。構造体の構成要素の間（例えば、図４の区画Ｉと区画ＩＩとの間）の圧力差が増すに伴い、ゲル材料は、シール５００を軸に対して補強し又は強化する膨張力を提供することを継続する。
［００６３］ 一部の実施の形態において、シール５００は、流体が存在しないとき、第一の部分５０４又はリップ５０８ａ、５０８ｂが軸と係合するのを防止するのに十分に硬い材料にて形成されている。シール５００は、流体が存在するとき、ゲル材料の膨張によりリップ５０８ａ、５０８ｂが変形して、リップ５０８ａ、５０８ｂを軸に向けて動かすのに十分に柔軟な材料にて形成されている。第二の表面５０６は、相対的に固定された外部構成要素に対して反作用するため、膨張は、実質的に軸に向けた方向となる。図３、図５のシール３００、５００は、半円形としてそれぞれ示されているが、その他の幾何学的形態（例えば、直線状の幾何学的形態又はその他の曲線状の幾何学的形態又はそれらの組み合わせ）を有するシールが本発明の範囲に属するものである。
［００６４］ 図６は、本発明を具体化するシステムの漏洩量のデータのグラフである。データは、原型システム（ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｓｙｓｔｅｍ）の性能を観察することにより得られたものである。原型システムは、ＤＤＧ型駆逐艦のプロペラ軸にて使用することのできるシステムの約８分の１寸法のモデルとして設計した。システムは、図１の要素を含むものとした。例えば、原型軸の直径は、約６３．５ｍｍとした。ＤＤＧ型駆逐艦プロペラの実物大寸法（ｆｕｌｌ−ｓｃａｌｅ）の軸の直径は、約５０８ｍｍである。造船所の規則によって許容される実物大寸法の軸の分当たり最大回転数（ＲＰＭ）は約１６８ＲＰＭである。８分の１寸法（１／８ｔｈ−ｓｃａｌｅ）の原型は、軸の直径の相違を考慮するため、約１，３４４ＲＰＭにて試験した。試験装置は、雰囲気圧力環境にある第一の区画と、加圧した環境（例えば、水が存在する）にある第二の区画とを含むものとした。第一の区画と、第二の区画との間の圧力降下によって、水は低圧の第一の区画に向けて移行しようとする。実験の間、第一の区画に入る漏洩水の量を測定した。
［００６５］ グラフ６００は、原型システムにて得られた漏洩量の第一の曲線６０２を含む。第一の曲線６０２は、横軸６０６の時間（分）に対する縦軸６０４の米パイント／時の漏洩量の値に相応する。グラフ６００は、横軸６０６の時間（分）に対する縦軸６１０の米パイント／時にて漏洩量を描いた第二の曲線６０８も含む。曲線６０８は、第一のプロット６０２に基づいて予想されるデータを示すＤＤＧ型駆逐艦に対する実物大寸法のシステムにて使用する設計とされたシステムの予想性能を表わす。第二の曲線６０８にて示したデータは、第一の曲線６０２にて示したデータの線形外挿法によるものである（原型の８分の１の寸法を補償するため、８のファクタによって寸法付けされた（ｓｃａｌｅｄ））。
［００６６］ プロット６０２と関係したデータは、ショアデュロメータ硬さＡが約６０の硬度を有するシール（例えば、シール１２０ａ、１２０ｂ）を表わす。その他の硬度のシールの試験結果は良好であった。ショアデュロメータ硬さが約Ａ２０ないしショアデュロメータ硬さが約Ａ６０の範囲の硬度を有するシールも試験した。一部の実施の形態において、特定のシールの選んだ硬度の値は、例えば、シールが作用可能である時間のような、シールと関係した使用パラメータに依存する。試験する間、シール内に（例えば、シールの空所内）に配設されたゲル材料は、流体に曝された数秒以内に流体（この場合、水）の存在に応答した。第一の曲線６０２は、約１０分後、第一の区画Ｉから第二の区画ＩＩへの漏洩量は約１．５米パイント／時（約０．１９７ｍｌ／秒）に減少することを示す。更に、１時間後の漏洩量は、０．１米パイント／時（約０．０１３１ｍｌ／秒）以下である。
［００６７］ 第二の曲線６０８は、約１０分後の漏洩量は約９米パイント／時（約１．１８３ｍｌ／秒）であり、また、約１時間後、約０．５米パイント／時（約０．０６５ｍｌ／秒）以下であると予想されることを示す。更に、一例としての圧力差が約７．５ｐｓｉｄ（平方インチ当たりポンドの差）（約５，２７３ｋｇ／ｍ２）及び１５．０ｐｓｉｄ（約１０，５５０ｋｇ／ｍ２）のとき、観察された漏洩量は、第一の曲線６０２又は第二の曲線６０８におけるよりも低いことが分かり、それは圧力差の上昇は、シールのシール性能を増大させるからである。一部の実施の形態において、８分の１の寸法の軸が約７２０及び１４４０ＲＰＭ（実物大寸法の軸の場合の約９０及び１８０ＲＰＭに相応する）にて旋回するとき、僅かに大きい漏洩量となった。
［００６８］ 図７は、本発明を具体化するシール７００の断面斜視図である。シール７００は、リップ部分７０２と、上側部分７０４とを有する。空所７０６は、リップ部分７０２及び上側部分７０４によって画成される。一部の実施の形態において、ゲル材料（図示せず）は空所７０６内に配設される。シール７００は、リップ部分７０２からＹ軸線に沿って上側部分７０４に向けて伸びる２つのコネクタ部分７０８ａ、７０８ｂ（全体として参照番号７０８）を有する。上側部分７０４は、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂと合わさる形態とされた相応する表面７１０ａ、７１０ｂ（全体として参照番号７１０）を画成する。一部の実施の形態において、シール７００は、エラストマー材料又はゴム材料（例えば、天然又は合成ゴム）にて出来ている。
［００６９］ 一部の実施の形態において、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂは、例えば、重力の影響により又はリップ部分７０２に加わるゲル材料の重量に基づいて、リップ部分７０２が上側部分７０４から（例えば、Ｙ軸線に沿って）動くのを防止する。流体が存在するとき、空所７０８内のゲル材料は、膨張し且つ、リップ部分７０２を押し付けて上側部分７０４から離す。コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂは、上側部分７０４の相応する表面７１０ａ、７１０ｂに対して反作用し、リップ部分７０２が動くのに抵抗する。ゲル材料は、この抵抗に打ち勝ち且つ、コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂを相応する表面７１０ａ、７１０ｂから変位させるのに十分な膨張力を提供する。コネクタ部分７０８ａ、７０８ｂが変位した後、ゲル材料は、リップ部分７０２を上側部分７０４から離れるように動かすことができる。本発明の代替的な実施の形態において、コネクタ部分７０８及び相応する表面７１０を代替的な幾何学的形態、数及び形態とすることが考えられる。
［００７０］ 本発明は、特定の実施の形態に関して特に示し且つ説明したが、当該技術の当業者は、特許請求の範囲により規定された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、形態及び細部の点で色々な変更を為すことが可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステムの一部分の断面図である。
【図２】本発明を具体化する、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させるシステムの分解斜視図である。
【図３】本発明の一例としての実施の形態に従った、ゲル材料を保持する設計とされた空所を含むリップシールの断面斜視図である。
【図４】本発明の一例としての実施の形態に従った、システムの断面図である。
【図５】図４のシステムにて使用される背中合わせリップシールの断面斜視図である。
【図６】本発明を具体化するシステムの漏洩量データを示すグラフ図である。
【図７】本発明の一例としての実施の形態に従ったシールの断面斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムにおいて、
ハウジングと、
ハウジングに対して配設されたシールであって、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるように流体に曝されたときに膨張するゲル材料を有する前記シールとを備え、該シールはリップ部分を有し、また、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて軸と接触する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料は、流体が存在しないとき収縮し、ハウジングと軸との間に空隙を形成し又はその空隙を増大させることの少なくとも一方を行うようにされた、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料の膨張は、可逆的効果である、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
軸は隔壁を通って伸びる、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料は、ゲル粒子を硬い連続気泡構造（ｈａｒｄ ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｆｏａｍ）内又は柔軟な連続気泡構造内に埋め込むことにより形成される、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
硬い連続気泡構造又は柔軟な連続気泡構造は、シールの空所内に嵌まる形状とされる、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料を備える、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、シールと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料を備える、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた整合リングを備える、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、
整合リングは、軸に対する接触面を有し、
また、整合リングと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料が使用される、システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムにおいて、
低摩耗材料は、テフロン（登録商標名）材料を備える、システム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムにおいて、
低摩耗材料は、接着、定置、装着、連結又はこれらの任意の組み合わせの少なくとも１つによってシールに対して固定される、システム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムにおいて、
整合リングは、低摩耗又は低摩擦材料を備える、システム。
【請求項１４】
請求項９に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた第二の整合リングを備える、システム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
流体に曝されたとき、膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる第二のゲル材料を有する第二のシールを備える、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
シールは、ハウジングと軸との間の空隙を通って第一の方向に沿った流体の流れを減少させ、
また、第二のシールは、ハウジングと軸との間の第一の方向に対し実質的に反対である第二の方向に沿った第二の流れを減少させる、システム。
【請求項１７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは予備シール（ｂａｃｋｕｐ ｓｅａｌ）である、システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、軸がハウジングに対して動く間、ハウジングとシールとの間の流体の流れを減少させる、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
前記動きは、軸のハウジングに対する平行移動、回転又はこれらの任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項２０】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールが流体に曝されたとき、シールを横切って圧力差が維持される、システム。
【請求項２１】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、シールが流体に曝されたとき、軸とハウジングとの間の空隙を減少させる、システム。
【請求項２２】
軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる方法において、
ハウジングを軸に対して開口部内に取り付けるステップと、
シールをハウジングに対して配置するステップとを備え、
該シールは、流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を備える、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた少なくとも１つの整合リングを取り付けるステップを備える、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、
低摩耗材料をシールに対して固定するステップを備え、
前記固定するステップは、接着、定置、装着、連結又はこれら任意の組み合わせの少なくとも１つを備える、方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載のシステムにおいて、
流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る第二の流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを取り付けるステップを備える、システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた第二の整合リングを取り付けるステップを備える、システム。
【請求項２７】
システムにおいて、
軸に対して配設されたハウジングと、
流体に曝されることに応答してハウジングと軸との間の空隙を減少させる手段とを備え、
前記手段は流体に応答可能なゲル材料を備える、システム。
【請求項２８】
システムにおいて、
ハウジングと、
ハウジングに対して配設されたシールであって、流体に曝されたときに膨張してハウジングと構造体との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を有する前記シールとを備える、システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールの一部分は、流体が存在しないとき、構造体と接触しない、システム。
【請求項３０】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールの一部分は、シールが流体に曝されたとき、構造体と接触する、システム。
【請求項３１】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールはリップ部分を含み、
ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて構造体と接触する、システム。
【請求項１】
システムにおいて、
ハウジングと、
ハウジングに対して配設されたシールであって、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるように流体に曝されたときに膨張するゲル材料を有する前記シールとを備え、該シールはリップ部分を有し、また、ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて軸と接触する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料は、流体が存在しないとき収縮し、ハウジングと軸との間に空隙を形成し又はその空隙を増大させることの少なくとも一方を行うようにされた、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料の膨張は、可逆的効果である、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、
軸は隔壁を通って伸びる、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
ゲル材料は、ゲル粒子を硬い連続気泡構造（ｈａｒｄ ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｆｏａｍ）内又は柔軟な連続気泡構造内に埋め込むことにより形成される、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
硬い連続気泡構造又は柔軟な連続気泡構造は、シールの空所内に嵌まる形状とされる、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、エラストマー的材料、天然ゴム材料又は合成ゴム材料を備える、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、シールと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料を備える、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた整合リングを備える、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、
整合リングは、軸に対する接触面を有し、
また、整合リングと軸との間の摩擦を減少させるため、低摩耗材料が使用される、システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムにおいて、
低摩耗材料は、テフロン（登録商標名）材料を備える、システム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムにおいて、
低摩耗材料は、接着、定置、装着、連結又はこれらの任意の組み合わせの少なくとも１つによってシールに対して固定される、システム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムにおいて、
整合リングは、低摩耗又は低摩擦材料を備える、システム。
【請求項１４】
請求項９に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた第二の整合リングを備える、システム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムにおいて、
流体に曝されたとき、膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させる第二のゲル材料を有する第二のシールを備える、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
シールは、ハウジングと軸との間の空隙を通って第一の方向に沿った流体の流れを減少させ、
また、第二のシールは、ハウジングと軸との間の第一の方向に対し実質的に反対である第二の方向に沿った第二の流れを減少させる、システム。
【請求項１７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは予備シール（ｂａｃｋｕｐ ｓｅａｌ）である、システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、軸がハウジングに対して動く間、ハウジングとシールとの間の流体の流れを減少させる、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
前記動きは、軸のハウジングに対する平行移動、回転又はこれらの任意の組み合わせを含む、システム。
【請求項２０】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールが流体に曝されたとき、シールを横切って圧力差が維持される、システム。
【請求項２１】
請求項１に記載のシステムにおいて、
シールは、シールが流体に曝されたとき、軸とハウジングとの間の空隙を減少させる、システム。
【請求項２２】
軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる方法において、
ハウジングを軸に対して開口部内に取り付けるステップと、
シールをハウジングに対して配置するステップとを備え、
該シールは、流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を備える、軸とハウジングとの間の流体の流れを減少させる、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた少なくとも１つの整合リングを取り付けるステップを備える、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、
低摩耗材料をシールに対して固定するステップを備え、
前記固定するステップは、接着、定置、装着、連結又はこれら任意の組み合わせの少なくとも１つを備える、方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載のシステムにおいて、
流体に曝されたときに膨張し且つ、ハウジングと軸との間の空隙を通る第二の流体の流れを減少させる第二のゲル材料を備える第二のシールを取り付けるステップを備える、システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、
シールをハウジング、軸又はその双方に対して整合させ得るようにされた第二の整合リングを取り付けるステップを備える、システム。
【請求項２７】
システムにおいて、
軸に対して配設されたハウジングと、
流体に曝されることに応答してハウジングと軸との間の空隙を減少させる手段とを備え、
前記手段は流体に応答可能なゲル材料を備える、システム。
【請求項２８】
システムにおいて、
ハウジングと、
ハウジングに対して配設されたシールであって、流体に曝されたときに膨張してハウジングと構造体との間の空隙を通る流体の流れを減少させるゲル材料を有する前記シールとを備える、システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールの一部分は、流体が存在しないとき、構造体と接触しない、システム。
【請求項３０】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールの一部分は、シールが流体に曝されたとき、構造体と接触する、システム。
【請求項３１】
請求項２８に記載のシステムにおいて、
シールはリップ部分を含み、
ゲル材料の膨張によってリップ部分は押されて構造体と接触する、システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５２０９３８（Ｐ２００８−５２０９３８Ａ）
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４３５０６（Ｐ２００７−５４３５０６）
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４２６８３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８６０３９
【国際公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５０７１６５３６１）ミデ・テクノロジー・コーポレーション (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４２６８３
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８６０３９
【国際公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５０７１６５３６１）ミデ・テクノロジー・コーポレーション (2)
【Ｆターム（参考）】
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