JPH06323442A - 高蒸気圧液体のための螺旋溝シール・アレンジメント - Google Patents
高蒸気圧液体のための螺旋溝シール・アレンジメントInfo
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- JPH06323442A JPH06323442A JP3176751A JP17675191A JPH06323442A JP H06323442 A JPH06323442 A JP H06323442A JP 3176751 A JP3176751 A JP 3176751A JP 17675191 A JP17675191 A JP 17675191A JP H06323442 A JPH06323442 A JP H06323442A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高蒸気圧液体、たとえば天然ガスの漏れに対し
てハウジングおよび回転可能シャフトをシールする。 【構成】螺旋溝シールモジュールは、ハウジングに固着
された一次リングならびに回転に関しシャフトによって
固着される嵌め合いリングを有しており、そしてこれら
のモジュールは、中間キャビティーを形成する。これら
のリングは対向し、半径方向に延びる面を備え、その一
方は複数本の下流ポンプ作用螺旋溝であって、一つの円
周から延びるものを有している。上流モジュールの溝配
置リングの溝は、シャフトの回転によって液化炭化水素
流体のシャー加熱を生ずるパターンを有している。この
パターンは１より大であるランド／溝表面積比率を有し
ており、また好ましくは、約３の比率を有している。溝
部表面積に対するダム部はまた、好ましくは１より大で
あり、そして好ましいダム／溝比率は約３である。
てハウジングおよび回転可能シャフトをシールする。 【構成】螺旋溝シールモジュールは、ハウジングに固着
された一次リングならびに回転に関しシャフトによって
固着される嵌め合いリングを有しており、そしてこれら
のモジュールは、中間キャビティーを形成する。これら
のリングは対向し、半径方向に延びる面を備え、その一
方は複数本の下流ポンプ作用螺旋溝であって、一つの円
周から延びるものを有している。上流モジュールの溝配
置リングの溝は、シャフトの回転によって液化炭化水素
流体のシャー加熱を生ずるパターンを有している。この
パターンは１より大であるランド／溝表面積比率を有し
ており、また好ましくは、約３の比率を有している。溝
部表面積に対するダム部はまた、好ましくは１より大で
あり、そして好ましいダム／溝比率は約３である。
Description
【０００１】
発明の分野 本発明は、ポンプのような道具類（リグ：ｒｉｇ）のハ
ウジングを経由して延びるシャフトの周囲の流体の漏れ
を、阻止するためのシールに関する。本発明は、特に、
高蒸気圧液体、たとえば液化軽炭化水素ガスの封じ込め
についてのシール、ならびにこの種の流体をシールする
方法に関する。
ウジングを経由して延びるシャフトの周囲の流体の漏れ
を、阻止するためのシールに関する。本発明は、特に、
高蒸気圧液体、たとえば液化軽炭化水素ガスの封じ込め
についてのシール、ならびにこの種の流体をシールする
方法に関する。
【０００２】背景技術 高蒸気圧液体の封じ込めに関して、２種類のタイプの離
間したメカニカル端面シールシステムが過去には使用さ
れていた。これらのシステムは、「湿式」接触タイプか
ら構成されており、これらは二つの軸方向に離間したメ
カニカルシール面間でポンプ作用で汲み上げられた緩衝
液体により、冷却されねばならなかった。この緩衝液体
（屡々油）を循環させるための装置は、ポンプ、冷却器
および貯槽であって、その装置に対し複雑さと出費を付
加することになるものを包含している。更に、メカニカ
ルシールはそれらの複雑なサポートシステムを伴ってさ
え、液化軽炭化水素を処理するとポンプ内で屡々ほんの
二三日間しか持ちこたえられない。
間したメカニカル端面シールシステムが過去には使用さ
れていた。これらのシステムは、「湿式」接触タイプか
ら構成されており、これらは二つの軸方向に離間したメ
カニカルシール面間でポンプ作用で汲み上げられた緩衝
液体により、冷却されねばならなかった。この緩衝液体
（屡々油）を循環させるための装置は、ポンプ、冷却器
および貯槽であって、その装置に対し複雑さと出費を付
加することになるものを包含している。更に、メカニカ
ルシールはそれらの複雑なサポートシステムを伴ってさ
え、液化軽炭化水素を処理するとポンプ内で屡々ほんの
二三日間しか持ちこたえられない。
【０００３】乾式作動ガスシールとして知られるメカニ
カル端面シールの他のタイプのものは、その一方の面に
一連の螺旋溝が設けられていると、油潤滑無しでも作動
可能であることが知られている。このタイプのシール
は、ジョセフ・セディー（Ｊｏｓｅｆ Ｓｅｄｙ）の米
国特許番号第４，２１２，４７５号であって、本譲受人
に譲渡された特許中に示され、かつ説明されている。こ
の特許の要旨は、参考としてここに引用するものとす
る。この後者のタイプのシールは、ガス封じ込め問題を
解決するために使用されている。米国特許番号第４，２
１２，４７５号において、セディーは、乾式作動ガスシ
ールに関する最適パラメータを開示かつ請求している。
これらのパラメータは、ダム幅比率、溝深さ、溝角度お
よびバランス比率を含んでいる。セディーによって説明
されるシールは、流体であって、既にガス状で、かつ高
圧下にあるものの封じ込めを指向している。
カル端面シールの他のタイプのものは、その一方の面に
一連の螺旋溝が設けられていると、油潤滑無しでも作動
可能であることが知られている。このタイプのシール
は、ジョセフ・セディー（Ｊｏｓｅｆ Ｓｅｄｙ）の米
国特許番号第４，２１２，４７５号であって、本譲受人
に譲渡された特許中に示され、かつ説明されている。こ
の特許の要旨は、参考としてここに引用するものとす
る。この後者のタイプのシールは、ガス封じ込め問題を
解決するために使用されている。米国特許番号第４，２
１２，４７５号において、セディーは、乾式作動ガスシ
ールに関する最適パラメータを開示かつ請求している。
これらのパラメータは、ダム幅比率、溝深さ、溝角度お
よびバランス比率を含んでいる。セディーによって説明
されるシールは、流体であって、既にガス状で、かつ高
圧下にあるものの封じ込めを指向している。
【０００４】本発明は、端面シール・アレンジメントで
あって、高い蒸気圧を有する液体、たとえば液化軽炭化
水素を取り扱うための装置において使用するのに、特に
適したものを探し求めることである。これは従来の知
識、すなわちそのシールの対向する面を冷却するという
知識を、或る範囲において無視することにより部分的に
達成される。その代わりに、このシールは、第一段階ま
たはモジュールのシール面間でシールされた流体のシャ
ー加熱（ｓｈｅａｒ ｈｅａｔｉｎｇ）を意図するもの
であり、これはガスに対する液体の相変化を生じ、それ
によってシーリング能力をもたらすものと考えられる。
また、任意の第二段階乾式作動ガスシールを利用して、
気化流体を効果的に封じ込めてもよい。
あって、高い蒸気圧を有する液体、たとえば液化軽炭化
水素を取り扱うための装置において使用するのに、特に
適したものを探し求めることである。これは従来の知
識、すなわちそのシールの対向する面を冷却するという
知識を、或る範囲において無視することにより部分的に
達成される。その代わりに、このシールは、第一段階ま
たはモジュールのシール面間でシールされた流体のシャ
ー加熱（ｓｈｅａｒ ｈｅａｔｉｎｇ）を意図するもの
であり、これはガスに対する液体の相変化を生じ、それ
によってシーリング能力をもたらすものと考えられる。
また、任意の第二段階乾式作動ガスシールを利用して、
気化流体を効果的に封じ込めてもよい。
【０００５】一般に、溝面間に設けられ、かつランド
（ｌａｎｄ）として知られる溝非配置面の円周長さに対
する溝面のそれとの割合は、シール面設計にとって重要
なパラメータである。このランド／溝比は、一般に１対
１の割合である。
（ｌａｎｄ）として知られる溝非配置面の円周長さに対
する溝面のそれとの割合は、シール面設計にとって重要
なパラメータである。このランド／溝比は、一般に１対
１の割合である。
【０００６】半径方向において、溝を含んで成る環状バ
ンドおよびランドは、一方の半径面端縁における溝部お
よびシーリング面の他方の半径面端縁における滑らか
で、完全に溝が設けられていない環状バンドを形成す
る。溝部に対するダム部の半径方向幅の比率は、ダム幅
比と称される。１対１のダム幅比が、一般にメカニカル
シールにおいて用いられる。セディーは、米国特許番号
第４，２１２，４７５号中で、ダム幅比を約 ０．５乃
至 ０．８にすることを開示し、かつ定義している。
ンドおよびランドは、一方の半径面端縁における溝部お
よびシーリング面の他方の半径面端縁における滑らか
で、完全に溝が設けられていない環状バンドを形成す
る。溝部に対するダム部の半径方向幅の比率は、ダム幅
比と称される。１対１のダム幅比が、一般にメカニカル
シールにおいて用いられる。セディーは、米国特許番号
第４，２１２，４７５号中で、ダム幅比を約 ０．５乃
至 ０．８にすることを開示し、かつ定義している。
【０００７】半径方向および円周方向寸法についてのこ
れらの割合は、ガスのシーリングに関する非接触性のメ
カニカル面シールを提供するのに足る。しかしながら、
シーリング流体が、たとえば、非常に揮発性の液体であ
る場合、特別な配慮が必要である。たとえば、液体天然
ガスは、常温および常圧においてガス状である。より高
い圧力およびより低い温度下で、天然ガスは液状であ
る。現在利用されているメカニカル面シールおよびシー
リング面設計は、天然ガスがそのシールを通過する際、
その液状天然ガスをして増強シャー加熱を提供させるこ
とにより、本発明に従って改良することが出来る。シャ
ー加熱は、液状天然ガスの温度を上昇させ、そしてそれ
をガスに変換させるが、これはシールを一層容易にし、
そして漏れを最小とするものである。
れらの割合は、ガスのシーリングに関する非接触性のメ
カニカル面シールを提供するのに足る。しかしながら、
シーリング流体が、たとえば、非常に揮発性の液体であ
る場合、特別な配慮が必要である。たとえば、液体天然
ガスは、常温および常圧においてガス状である。より高
い圧力およびより低い温度下で、天然ガスは液状であ
る。現在利用されているメカニカル面シールおよびシー
リング面設計は、天然ガスがそのシールを通過する際、
その液状天然ガスをして増強シャー加熱を提供させるこ
とにより、本発明に従って改良することが出来る。シャ
ー加熱は、液状天然ガスの温度を上昇させ、そしてそれ
をガスに変換させるが、これはシールを一層容易にし、
そして漏れを最小とするものである。
【０００８】高蒸気圧液体の適用に関する面シール形状
を提供するための一つのアプローチは、アマンドソン他
（Ａｍｕｎｄｓｏｎ ｅｔ ａｌ）の米国特許番号第
４，８８９，３４８号であって、本譲受人に譲渡された
ものにおいて提案されている。その特許の要旨は、本明
細書中の適切な箇所に参考として引用するものとする。
インボード、上流およびアウトボード、下流モジュール
を使用する二重シールモジュールシステムであって、そ
れぞれ一方がシャフトおよびハウジングに装着されたも
のはアマンドソン他によって提案されている。各シール
モジュールは、ハウジングに固着された一次リングおよ
びシャフトに固着された嵌め合いリングを備えている。
これらのリングは対向し、半径方向に延在する面を備
え、それらの一方は、シール面の一方の円周から延びる
複数本の下流ポンプ作用螺旋溝を備えている。上流モジ
ュールの少なくともリングの溝は、約１００マイクロイ
ンチ未満である旨記載された深さを有している。第二ま
たは下流モジュールの溝の深さは、上流モジュールの溝
の深さ未満とはならない旨言及されていた。下流モジュ
ール溝の深さはまた、約２００マイクロインチ未満であ
る旨記載されていた。
を提供するための一つのアプローチは、アマンドソン他
（Ａｍｕｎｄｓｏｎ ｅｔ ａｌ）の米国特許番号第
４，８８９，３４８号であって、本譲受人に譲渡された
ものにおいて提案されている。その特許の要旨は、本明
細書中の適切な箇所に参考として引用するものとする。
インボード、上流およびアウトボード、下流モジュール
を使用する二重シールモジュールシステムであって、そ
れぞれ一方がシャフトおよびハウジングに装着されたも
のはアマンドソン他によって提案されている。各シール
モジュールは、ハウジングに固着された一次リングおよ
びシャフトに固着された嵌め合いリングを備えている。
これらのリングは対向し、半径方向に延在する面を備
え、それらの一方は、シール面の一方の円周から延びる
複数本の下流ポンプ作用螺旋溝を備えている。上流モジ
ュールの少なくともリングの溝は、約１００マイクロイ
ンチ未満である旨記載された深さを有している。第二ま
たは下流モジュールの溝の深さは、上流モジュールの溝
の深さ未満とはならない旨言及されていた。下流モジュ
ール溝の深さはまた、約２００マイクロインチ未満であ
る旨記載されていた。
【０００９】
【発明の概要】本発明は、メカニカル端面シールおよび
液化軽炭化水素またはその他の高蒸気圧液体を取り扱う
装置にとって、適切である方法を指向している。これは
シール・アレンジメントであって、米国特許番号第４，
８８９，３４８号におけるような、上流シールモジュー
ルおよび下流シールモジュールを備えるものか、あるい
は代りに、米国特許番号第４，２１２，４７５号に記載
される単一モジュールシステムを備えるものの利用によ
って達成される。本発明により提供される改良は、これ
ら二つの特許中に記載されたシーリングシステムのいず
れかにより、適切に利用され得るものである。
液化軽炭化水素またはその他の高蒸気圧液体を取り扱う
装置にとって、適切である方法を指向している。これは
シール・アレンジメントであって、米国特許番号第４，
８８９，３４８号におけるような、上流シールモジュー
ルおよび下流シールモジュールを備えるものか、あるい
は代りに、米国特許番号第４，２１２，４７５号に記載
される単一モジュールシステムを備えるものの利用によ
って達成される。本発明により提供される改良は、これ
ら二つの特許中に記載されたシーリングシステムのいず
れかにより、適切に利用され得るものである。
【００１０】本発明は、単一モジュールについてシーリ
ング手段を提供するために、利用することが可能である
が、第二のモジュールを、安全上の理由から使用するの
が好ましいことが理解されるべきである。更に、第二モ
ジュールであって、第一モジュール中のリングの溝深さ
より大きい溝深さを備えたリングを有するものは、蒸発
することになり、かつ２個のモジュール間のチャンバー
内に封じ込められることになる液体に関して、一層精確
な圧力調整をもたらすものである。
ング手段を提供するために、利用することが可能である
が、第二のモジュールを、安全上の理由から使用するの
が好ましいことが理解されるべきである。更に、第二モ
ジュールであって、第一モジュール中のリングの溝深さ
より大きい溝深さを備えたリングを有するものは、蒸発
することになり、かつ２個のモジュール間のチャンバー
内に封じ込められることになる液体に関して、一層精確
な圧力調整をもたらすものである。
【００１１】本発明の一つの目的は、シーリングアレン
ジメントを提供することであり、このシーリング・アレ
ンジメントによってシール面形状が、高蒸気圧液体をシ
ーリング面間のガスフィルムで、該シーリング面間にシ
ールした液体をシャー加熱することにより生成されたも
のによって、シーリングして相変化を生じさせるのであ
る。
ジメントを提供することであり、このシーリング・アレ
ンジメントによってシール面形状が、高蒸気圧液体をシ
ーリング面間のガスフィルムで、該シーリング面間にシ
ールした液体をシャー加熱することにより生成されたも
のによって、シーリングして相変化を生じさせるのであ
る。
【００１２】本発明の他の目的は、メカニカル端面シー
ル形状を提供することであり、ここにおいて、リングの
シーリング面の一方は、その溝内に配置され、これらの
溝は液体−気体のメカニカルシールにおいて現在知ら
れ、かつ使用されるシール面形状を一層容易に形成させ
るものであると同時に、その精度が求められるものでは
ない。
ル形状を提供することであり、ここにおいて、リングの
シーリング面の一方は、その溝内に配置され、これらの
溝は液体−気体のメカニカルシールにおいて現在知ら
れ、かつ使用されるシール面形状を一層容易に形成させ
るものであると同時に、その精度が求められるものでは
ない。
【００１３】従って、本発明はシール面形状であって、
高蒸気圧液体、たとえば液体天然ガスをシャー加熱し
て、メカニカルシールの一次および嵌め合いリングのシ
ーリング面間にガスフィルムを生成させる能力を備えた
ものを提供するものである。液体−気体相変化に関する
シャー加熱は、上昇した温度を提供し、そしてそれは互
いに回転するときそれらの面によって生成されるもので
ある。
高蒸気圧液体、たとえば液体天然ガスをシャー加熱し
て、メカニカルシールの一次および嵌め合いリングのシ
ーリング面間にガスフィルムを生成させる能力を備えた
ものを提供するものである。液体−気体相変化に関する
シャー加熱は、上昇した温度を提供し、そしてそれは互
いに回転するときそれらの面によって生成されるもので
ある。
【００１４】更に、螺旋溝のメカニカル面シールシステ
ムに関しシーリングリングが提供され、ここにおいてこ
のシーリングリングは、第一および第二円周端縁を有す
る半径方向に延在するシール面を含んで成り、かつシー
ル面の第一円周端縁から円周境界線であって、第一およ
び第二円周端縁の中間に位置するものに対し内方へ延び
る複数本の下流ポンプ作用螺旋溝を含み、この円周境界
線および第二円周端縁はダム部であって、第二円周端縁
と中間境界線との間の半径に沿う半径方向幅を有するも
のを形成し、溝部内の螺旋溝は、該螺旋溝間に設けられ
た複数個のランドによって分離されており、ランドの面
は、シーリングリングのダム部によって形成される面と
略同一の外延を有する面内にあり、溝およびランドは、
更に溝表面積およびランド表面積を限定し、そして溝表
面積に対するランド表面積の比率は、１より大であるも
のとする。或はこれと連係して、溝部対ダム部の比率は
１より大である。
ムに関しシーリングリングが提供され、ここにおいてこ
のシーリングリングは、第一および第二円周端縁を有す
る半径方向に延在するシール面を含んで成り、かつシー
ル面の第一円周端縁から円周境界線であって、第一およ
び第二円周端縁の中間に位置するものに対し内方へ延び
る複数本の下流ポンプ作用螺旋溝を含み、この円周境界
線および第二円周端縁はダム部であって、第二円周端縁
と中間境界線との間の半径に沿う半径方向幅を有するも
のを形成し、溝部内の螺旋溝は、該螺旋溝間に設けられ
た複数個のランドによって分離されており、ランドの面
は、シーリングリングのダム部によって形成される面と
略同一の外延を有する面内にあり、溝およびランドは、
更に溝表面積およびランド表面積を限定し、そして溝表
面積に対するランド表面積の比率は、１より大であるも
のとする。或はこれと連係して、溝部対ダム部の比率は
１より大である。
【００１５】
【好ましい実施態様の説明】図１は、米国特許番号第
４，８８９，３４８号の教示に従って構成され、符号１
０により表されたシールを示す。このシールは、ポンプ
ハウジング内に液化軽炭化水素およびその他の高蒸気圧
液体、たとえば液体天然ガス（ＬＮＧ）、メタン、エチ
レン、エタン、プロパン、ブタンおよびペンタンを含む
液化石油ガス（ＬＰＧ）を収容するために設計されてい
る。ハウジングは、符号１２により示され、ポンプ内部
１４を取り囲んでいる。シャフト１６は、ハウジング１
２内の開口部１８を経由して大気２０へ延びている。
４，８８９，３４８号の教示に従って構成され、符号１
０により表されたシールを示す。このシールは、ポンプ
ハウジング内に液化軽炭化水素およびその他の高蒸気圧
液体、たとえば液体天然ガス（ＬＮＧ）、メタン、エチ
レン、エタン、プロパン、ブタンおよびペンタンを含む
液化石油ガス（ＬＰＧ）を収容するために設計されてい
る。ハウジングは、符号１２により示され、ポンプ内部
１４を取り囲んでいる。シャフト１６は、ハウジング１
２内の開口部１８を経由して大気２０へ延びている。
【００１６】一般的に言えば、シール１０は、螺旋溝の
メカニカル端面シールから成るタンデムアレンジメント
を有しており、各端面シールは、ハウジングおよびシャ
フト上に装着された部分を備えている。これらのシール
は、上で述べた米国特許番号第４，２１２，４７５号中
に示されたタイプから、一般的に構成されている。タン
デムシールは、上流乃至インボードシールモジュール２
２および下流乃至アウトボードシールモジュール２３を
含み、これらはその間に環状チャンバ２５を形成する。
各シールモジュールは、一対の環状リングを備えてお
り、これらのリングは、半径方向に延びる面２８Ａ、２
８Ｂを備える一次リング２６Ａ、２６Ｂならびに該一次
リングの面２８Ａ、２８Ｂに対向して半径方向に延びる
面３２Ａ、３２Ｂを備える嵌め合いリング３０Ａ、３０
Ｂを含んで構成される。一次リング２６Ａ、２６Ｂは、
リテーナアセンブリーによってハウジングに固着されて
いる。同様に、嵌め合いリング３０Ａ、３０Ｂは回転に
関し、スリーブアセンブリーによってシャフト１６に固
定されている。
メカニカル端面シールから成るタンデムアレンジメント
を有しており、各端面シールは、ハウジングおよびシャ
フト上に装着された部分を備えている。これらのシール
は、上で述べた米国特許番号第４，２１２，４７５号中
に示されたタイプから、一般的に構成されている。タン
デムシールは、上流乃至インボードシールモジュール２
２および下流乃至アウトボードシールモジュール２３を
含み、これらはその間に環状チャンバ２５を形成する。
各シールモジュールは、一対の環状リングを備えてお
り、これらのリングは、半径方向に延びる面２８Ａ、２
８Ｂを備える一次リング２６Ａ、２６Ｂならびに該一次
リングの面２８Ａ、２８Ｂに対向して半径方向に延びる
面３２Ａ、３２Ｂを備える嵌め合いリング３０Ａ、３０
Ｂを含んで構成される。一次リング２６Ａ、２６Ｂは、
リテーナアセンブリーによってハウジングに固着されて
いる。同様に、嵌め合いリング３０Ａ、３０Ｂは回転に
関し、スリーブアセンブリーによってシャフト１６に固
定されている。
【００１７】このスリーブアセンブリーは、シャフトス
リーブ３４を含み、これはシャフト１６に嵌合し、かつ
駆動キー３６またはその他の手段（図示せず）により回
転に抗して保持される。スリーブ３４は適切な手段（図
示せず）によってシャフトに固定されて、スリーブの外
部軸方向運動を阻止する。Ｏリングもまたスリーブ３４
のフランジ部分に配置されて、スリーブおよびシャフト
間をシールする。上流シールモジュール２２は、環状ス
プリットウェッジ４０により配置されたサポート３８を
含み、このウェッジはクランピングリング４２によって
順次保持されている。キャップスクリュー４４は、クラ
ンピングリング４２および嵌め合いリングサポート３８
を連結してスリーブ３４に抗して、ウェッジ４０を圧縮
する。ピン４６は、嵌め合いリング３０Ａを嵌め合いリ
ングサポート３８に連結する。Ｏリングは、図示のよう
に嵌め合いリングサポート上に設けられて、シャフトお
よび嵌め合いリング間にシールを形成する。
リーブ３４を含み、これはシャフト１６に嵌合し、かつ
駆動キー３６またはその他の手段（図示せず）により回
転に抗して保持される。スリーブ３４は適切な手段（図
示せず）によってシャフトに固定されて、スリーブの外
部軸方向運動を阻止する。Ｏリングもまたスリーブ３４
のフランジ部分に配置されて、スリーブおよびシャフト
間をシールする。上流シールモジュール２２は、環状ス
プリットウェッジ４０により配置されたサポート３８を
含み、このウェッジはクランピングリング４２によって
順次保持されている。キャップスクリュー４４は、クラ
ンピングリング４２および嵌め合いリングサポート３８
を連結してスリーブ３４に抗して、ウェッジ４０を圧縮
する。ピン４６は、嵌め合いリング３０Ａを嵌め合いリ
ングサポート３８に連結する。Ｏリングは、図示のよう
に嵌め合いリングサポート上に設けられて、シャフトお
よび嵌め合いリング間にシールを形成する。
【００１８】更に、スリーブアセンブリーは、サポート
フランジ５０を備えるスペーサースリーブ４８を含み、
該フランジはピン４６を保持してアウトボードシールモ
ジュール２４の嵌め合いリング３０Ｂと係合し、かつこ
れを駆動する。再び、Ｏリングは、図示のようにフラン
ジ５０上に供給される。このスペーサースリーブ４８
は、嵌め合いリング３０Ａの内径に隣接する半径方向面
３２Ａへと延在し、かつこれと係合する。このようにし
て、嵌め合いリング３０Ａ、３０Ｂならびにそれらの各
サポート３８および５０は、ウェッジ４０とシャフトス
リーブ３４上のショルダー５２との間に係止される。
フランジ５０を備えるスペーサースリーブ４８を含み、
該フランジはピン４６を保持してアウトボードシールモ
ジュール２４の嵌め合いリング３０Ｂと係合し、かつこ
れを駆動する。再び、Ｏリングは、図示のようにフラン
ジ５０上に供給される。このスペーサースリーブ４８
は、嵌め合いリング３０Ａの内径に隣接する半径方向面
３２Ａへと延在し、かつこれと係合する。このようにし
て、嵌め合いリング３０Ａ、３０Ｂならびにそれらの各
サポート３８および５０は、ウェッジ４０とシャフトス
リーブ３４上のショルダー５２との間に係止される。
【００１９】リテーナアセンブリーは、キャップスクリ
ュー５７により連結されたインボードおよびアウトボー
ドリテーナ５４および５６を含んで構成される。インボ
ードリテーナ５４は、インボード一次リング２６Ａを備
える。アウトボードリテーナ５６は、同様にアウトボー
ド一次リング２６Ｂを搭載する。各リテーナは、多数の
スプリング５８およびディスク６０を備えていて、これ
らは一次リングの嵌め合いリングとの係合を強制する。
これらのディスク６０およびスプリング５８は、一次リ
ング２６Ａおよび２６Ｂをシャフトの軸方向に移動させ
る。Ｏリングシール６１は、ディスク６０ならびにリテ
ーナ５４および５６間に二次的シールを提供する。
ュー５７により連結されたインボードおよびアウトボー
ドリテーナ５４および５６を含んで構成される。インボ
ードリテーナ５４は、インボード一次リング２６Ａを備
える。アウトボードリテーナ５６は、同様にアウトボー
ド一次リング２６Ｂを搭載する。各リテーナは、多数の
スプリング５８およびディスク６０を備えていて、これ
らは一次リングの嵌め合いリングとの係合を強制する。
これらのディスク６０およびスプリング５８は、一次リ
ング２６Ａおよび２６Ｂをシャフトの軸方向に移動させ
る。Ｏリングシール６１は、ディスク６０ならびにリテ
ーナ５４および５６間に二次的シールを提供する。
【００２０】グランドプレート６２は、ハウジング１２
に連結する。このプレートは、ねじ（図示せず）によっ
てハウジングに取り付けられている。グランドプレート
は、リテーナ５６の外部端面と係合するフランジ６４を
有している。このリテーナは、キャップスクリュー６６
によってフランジに連結されている。適切なＯリング
が、図示のように提供されて、ハウジング１２およびリ
テーナ５４、５６に抗してグランドプレートをシールす
る。ベント通路６８は、リテーナ５６およびチャンバ２
５内の開口部７０と連通する。このベント通路６８は、
上流シールモジュール２４の回転面を横切って通過する
制御量のガスを配置するために、フレアスタックまたは
その他の燃焼装置に対し接続可能である。この種のガス
は、たとえばシールを含む装置あるいは他の目的のため
に再圧縮される装置に関連するビルディングを加熱する
ために使用すればよい。
に連結する。このプレートは、ねじ（図示せず）によっ
てハウジングに取り付けられている。グランドプレート
は、リテーナ５６の外部端面と係合するフランジ６４を
有している。このリテーナは、キャップスクリュー６６
によってフランジに連結されている。適切なＯリング
が、図示のように提供されて、ハウジング１２およびリ
テーナ５４、５６に抗してグランドプレートをシールす
る。ベント通路６８は、リテーナ５６およびチャンバ２
５内の開口部７０と連通する。このベント通路６８は、
上流シールモジュール２４の回転面を横切って通過する
制御量のガスを配置するために、フレアスタックまたは
その他の燃焼装置に対し接続可能である。この種のガス
は、たとえばシールを含む装置あるいは他の目的のため
に再圧縮される装置に関連するビルディングを加熱する
ために使用すればよい。
【００２１】図２は、米国特許番号第４，８８９，３４
８号中に見出される教示に従う嵌め合いリング、もしく
は一次リング上の嵌め合い面の一部を示している。説明
のために、嵌め合いリング３０Ａの面３２Ａが示されて
いる。この面は、該面３２Ａの幅を部分的に横切る、外
周から延びる複数本の下流ポンプ作用螺旋溝７２を備え
ている。溝非配置面７４は、シール面が互いに関して回
転しない場合、接触静止シールを提供するシーリングダ
ムを形成する。面３２Ｂは、同様な形状とする。シャフ
トが回転しない場合、加圧流体は、シーリングダム７４
におけるリング間の接触によって封じ込められる。
８号中に見出される教示に従う嵌め合いリング、もしく
は一次リング上の嵌め合い面の一部を示している。説明
のために、嵌め合いリング３０Ａの面３２Ａが示されて
いる。この面は、該面３２Ａの幅を部分的に横切る、外
周から延びる複数本の下流ポンプ作用螺旋溝７２を備え
ている。溝非配置面７４は、シール面が互いに関して回
転しない場合、接触静止シールを提供するシーリングダ
ムを形成する。面３２Ｂは、同様な形状とする。シャフ
トが回転しない場合、加圧流体は、シーリングダム７４
におけるリング間の接触によって封じ込められる。
【００２２】シャフトが回転を開始すると、溝７２はシ
ール面間の流体を放出させ、一次リングをシャフトのや
や軸方向に移動させる。液体の一部は生じたギャップに
侵入し、そこでそれは高い剪断応力を受け、これが液体
の温度を上昇させ、そして液体からガスへの相の変化を
生ずる。下流シールモジュールは、シャフトに沿う第二
バリヤーを提供するので、漏れているガスは強制されて
ベント６８を流出し、そこでそれを先に説明したように
取り除くことが出来る。本発明によってもたらされるよ
うに、漏れが充分に低ければ、全く燃焼装置を要しない
ことをもまた意図するものである。下流シールを横切る
漏洩は最小であり、そして無視し得るものと考えられ
る。
ール面間の流体を放出させ、一次リングをシャフトのや
や軸方向に移動させる。液体の一部は生じたギャップに
侵入し、そこでそれは高い剪断応力を受け、これが液体
の温度を上昇させ、そして液体からガスへの相の変化を
生ずる。下流シールモジュールは、シャフトに沿う第二
バリヤーを提供するので、漏れているガスは強制されて
ベント６８を流出し、そこでそれを先に説明したように
取り除くことが出来る。本発明によってもたらされるよ
うに、漏れが充分に低ければ、全く燃焼装置を要しない
ことをもまた意図するものである。下流シールを横切る
漏洩は最小であり、そして無視し得るものと考えられ
る。
【００２３】米国特許番号第４，８８９，３４８号の教
示は、高蒸気圧液体、たとえば軽炭化水素に対するシー
リングに際して、受容可能な性能を提供するための内部
および外部シールモジュール上の溝の深さに依存するも
のである。特に、上流シールモジュールの溝深さは、上
述のセディーの米国特許番号第４，２１２，４７５号中
で定義されるように、乾式作動ガスシールの好ましい実
施態様よりも実質的に小さいものである旨開示されてい
た。この溝深さは、１００マイクロインチを超えないも
のとして開示される。下流モジュールの溝付きリングの
溝深さは、上流モジュールの溝深さより小さく無く、そ
して２００マイクロインチを超えるものでは無い旨開示
されている。装置の最適運転パラメータならびに高蒸気
圧炭化水素をシーリングするための減少させた溝深さの
利用の詳細は、上述の米国特許番号第４，８８９，３４
８号中に見出すことが出来る。
示は、高蒸気圧液体、たとえば軽炭化水素に対するシー
リングに際して、受容可能な性能を提供するための内部
および外部シールモジュール上の溝の深さに依存するも
のである。特に、上流シールモジュールの溝深さは、上
述のセディーの米国特許番号第４，２１２，４７５号中
で定義されるように、乾式作動ガスシールの好ましい実
施態様よりも実質的に小さいものである旨開示されてい
た。この溝深さは、１００マイクロインチを超えないも
のとして開示される。下流モジュールの溝付きリングの
溝深さは、上流モジュールの溝深さより小さく無く、そ
して２００マイクロインチを超えるものでは無い旨開示
されている。装置の最適運転パラメータならびに高蒸気
圧炭化水素をシーリングするための減少させた溝深さの
利用の詳細は、上述の米国特許番号第４，８８９，３４
８号中に見出すことが出来る。
【００２４】さて、図３を参照すると、シールリング７
６は、本発明の好ましい実施態様に従って構成されたシ
ール面７８を備えている。シール面７８は、従来技術に
おけるように、環状リング（図示せず）の嵌め合い面に
抗してシールを行い、かつ２個の環状部、溝８０および
ランド８２を有する溝部、およびダム８４を形成する溝
非配置ダム部を含んで構成される。溝部は符号Ｄgによ
って示される矢印ｒに沿う半径方向寸法を有し、またダ
ム部はＤdによって示される半径方向の寸法を有してい
る。ダム部を形成するダム８４は、シール面の完全な円
周の周囲のシール面７８の平面に関して、均一な高さを
有している。ダム部８４は、リングの完全な環状面を横
切る嵌め合いを提供するものでは無いが、ダム面８４の
若干部をカバーするためのスペーサースリーブ４８を提
供していることは、当業者によって理解される。ランド
８２およびダム８４の表面は平滑度に関して高度に研磨
されている。
６は、本発明の好ましい実施態様に従って構成されたシ
ール面７８を備えている。シール面７８は、従来技術に
おけるように、環状リング（図示せず）の嵌め合い面に
抗してシールを行い、かつ２個の環状部、溝８０および
ランド８２を有する溝部、およびダム８４を形成する溝
非配置ダム部を含んで構成される。溝部は符号Ｄgによ
って示される矢印ｒに沿う半径方向寸法を有し、またダ
ム部はＤdによって示される半径方向の寸法を有してい
る。ダム部を形成するダム８４は、シール面の完全な円
周の周囲のシール面７８の平面に関して、均一な高さを
有している。ダム部８４は、リングの完全な環状面を横
切る嵌め合いを提供するものでは無いが、ダム面８４の
若干部をカバーするためのスペーサースリーブ４８を提
供していることは、当業者によって理解される。ランド
８２およびダム８４の表面は平滑度に関して高度に研磨
されている。
【００２５】シール面７８の溝部の半径方向幅は、シー
ル面７８の円周の周囲で首尾一貫して均一である。円周
広さＷgは螺旋溝８０のそれぞれについて面７８の外径
において同一である。各ランド８２の円周広さＷlも、
面７８の外径において測定したとき、また同一である。
両円周広さＷlおよびＷgは、測定値が漸増的にリング７
６の中心に向かって取られるにつれて減少するが、あら
ゆる与えられた半径において取られた寸法Ｗl／Ｗgの割
合（ランド／溝比）は同一である。また、半径方向幅Ｄ
gによって形成される完全な環状溝配置リング内で、こ
の比率は同一である。換言すれば、比率Ｗl／Ｗgはシー
ル面７８の外径において取ろうが、溝およびダム部間の
境界において取ろうが同一である。
ル面７８の円周の周囲で首尾一貫して均一である。円周
広さＷgは螺旋溝８０のそれぞれについて面７８の外径
において同一である。各ランド８２の円周広さＷlも、
面７８の外径において測定したとき、また同一である。
両円周広さＷlおよびＷgは、測定値が漸増的にリング７
６の中心に向かって取られるにつれて減少するが、あら
ゆる与えられた半径において取られた寸法Ｗl／Ｗgの割
合（ランド／溝比）は同一である。また、半径方向幅Ｄ
gによって形成される完全な環状溝配置リング内で、こ
の比率は同一である。換言すれば、比率Ｗl／Ｗgはシー
ル面７８の外径において取ろうが、溝およびダム部間の
境界において取ろうが同一である。
【００２６】或は、溝８０の通常の境界とは異なった面
境界を有する溝も、可能である。正規の形状とした螺旋
溝の一つの重要な特質は、シーリング面間の流体が曲率
の方向において入れ換えられることである。非螺旋形状
もまた、シールのシーリング面間の流体を入れ換えるこ
とが可能であり、そしてこれらのことが本発明の教示と
共に利用し得ることを意図するものである。それに関す
る一つの要件は、シール面の溝部内のランド面積対溝面
積の比率である。
境界を有する溝も、可能である。正規の形状とした螺旋
溝の一つの重要な特質は、シーリング面間の流体が曲率
の方向において入れ換えられることである。非螺旋形状
もまた、シールのシーリング面間の流体を入れ換えるこ
とが可能であり、そしてこれらのことが本発明の教示と
共に利用し得ることを意図するものである。それに関す
る一つの要件は、シール面の溝部内のランド面積対溝面
積の比率である。
【００２７】本発明の一つの特徴は、ランド／溝表面積
の比率における増大が、シールされた流体を蒸発させる
のに必要なシャー加熱における増加をもたらすことであ
る。
の比率における増大が、シールされた流体を蒸発させる
のに必要なシャー加熱における増加をもたらすことであ
る。
【００２８】ランド対溝の表面積についての、あるいは
ランド対溝部（Ｗl／Ｗg）の円周広さについての比率を
変更することによって、リングの半径方向に延びるシー
リング面間で、一層大きいあるいは一層小さいシーリン
グギャップの得られることが判明している。同様に、ダ
ム対溝部の半径方向寸法の比率を増加させるか、減少さ
せることは、シーリングギャップに対し類似の効果を有
している。特に、図３は、それら寸法の好ましい比率を
有するシーリング面を例示している。
ランド対溝部（Ｗl／Ｗg）の円周広さについての比率を
変更することによって、リングの半径方向に延びるシー
リング面間で、一層大きいあるいは一層小さいシーリン
グギャップの得られることが判明している。同様に、ダ
ム対溝部の半径方向寸法の比率を増加させるか、減少さ
せることは、シーリングギャップに対し類似の効果を有
している。特に、図３は、それら寸法の好ましい比率を
有するシーリング面を例示している。
【００２９】揮発性、高蒸気圧液体、たとえば液化天然
ガスについて好ましいシーリングギャップを提供するに
は、Ｗl／Ｗgにおける比率３：１が、そしてＤd／Ｄgに
おける比率３：１が最適であることが判明している。増
加したダム／溝比（Ｄd／Ｄg）は、一層摩擦性のシャー
加熱をもたらし、これは液体が溝によって外径から内径
に入れ換えられる際、従来技術によるシールにおけるよ
りも一層大量の液体をガスに変換するものである。更
に、増大したランド溝比は、外径においてより少なくし
た量の漏洩液体における相変化に関し、一層高い熱入力
を提供する。より小さいシーリングギャップは、上流乃
至インボードシールモジュールを経由する液体の漏洩を
減少させ、そして液化天然ガスを加熱し、これが相を一
層早い速度で変化させる。
ガスについて好ましいシーリングギャップを提供するに
は、Ｗl／Ｗgにおける比率３：１が、そしてＤd／Ｄgに
おける比率３：１が最適であることが判明している。増
加したダム／溝比（Ｄd／Ｄg）は、一層摩擦性のシャー
加熱をもたらし、これは液体が溝によって外径から内径
に入れ換えられる際、従来技術によるシールにおけるよ
りも一層大量の液体をガスに変換するものである。更
に、増大したランド溝比は、外径においてより少なくし
た量の漏洩液体における相変化に関し、一層高い熱入力
を提供する。より小さいシーリングギャップは、上流乃
至インボードシールモジュールを経由する液体の漏洩を
減少させ、そして液化天然ガスを加熱し、これが相を一
層早い速度で変化させる。
【００３０】如何なる高蒸気圧液体も使用することがで
きるが、本発明によるシール面は、液化天然ガスに関し
理想的に作動することが判明している。開示されたラン
ド／溝ならびにダム／溝幅比を有するシール面は、液化
ガスを一層完全に蒸発させることになる。円周広さおよ
び半径方向寸法の異なった比率を利用する他の面形状
を、利用してもよいし、また他の形状が、様々な応用ま
たは高蒸気圧液体に関して一層適切であるかも知れな
い。
きるが、本発明によるシール面は、液化天然ガスに関し
理想的に作動することが判明している。開示されたラン
ド／溝ならびにダム／溝幅比を有するシール面は、液化
ガスを一層完全に蒸発させることになる。円周広さおよ
び半径方向寸法の異なった比率を利用する他の面形状
を、利用してもよいし、また他の形状が、様々な応用ま
たは高蒸気圧液体に関して一層適切であるかも知れな
い。
【００３１】たとえば、図４および図５は、シーリング
面の別の実施態様を例示している。図４および図５にお
ける参照数字は、図３中に示されるそれらと同一の要素
を表している。但し、類似の要素は、図４においてはＡ
表示によって示され、また図５においてはＢ表示によっ
て表されるものとする。
面の別の実施態様を例示している。図４および図５にお
ける参照数字は、図３中に示されるそれらと同一の要素
を表している。但し、類似の要素は、図４においてはＡ
表示によって示され、また図５においてはＢ表示によっ
て表されるものとする。
【００３２】図４は、シーリング面７６Ａを備えるリン
グを例示し、ここにおいてランド８２Ａの幅対溝８０Ａ
の幅の比率（Ｗl／Ｗg）は１：１であり、またダム部８
４Ａ対溝部の比率は３：１である。同様に、図５は、シ
ーリング面７６Ｂを備えるリングを例示し、ここにおい
てランド８２Ｂ対溝８０Ｂの円周広さの比率（Ｗl／
Ｗg）は３：１以上、またダム部８４Ａ対溝部の比率は
１：１である。図４および図５に例示した実施態様の具
体的な適用は、所要量のヒートシャーリングを提供する
のに適した用途において利用可能である。
グを例示し、ここにおいてランド８２Ａの幅対溝８０Ａ
の幅の比率（Ｗl／Ｗg）は１：１であり、またダム部８
４Ａ対溝部の比率は３：１である。同様に、図５は、シ
ーリング面７６Ｂを備えるリングを例示し、ここにおい
てランド８２Ｂ対溝８０Ｂの円周広さの比率（Ｗl／
Ｗg）は３：１以上、またダム部８４Ａ対溝部の比率は
１：１である。図４および図５に例示した実施態様の具
体的な適用は、所要量のヒートシャーリングを提供する
のに適した用途において利用可能である。
【００３３】あらゆる特定の用途に関して必要とされる
シャー加熱の量は、計算可能である。エタンに関するこ
の種の計算例は、図６の非常に揮発性である液体につい
ての圧力−エンタルピー図中に示されている。熱入力量
／質量、たとえばＢＴＵ／ｌｂｓ．において測定される
エンタルピーの熱力学的分析は、縦座標あるいはｘ−軸
上に示されている。圧力は、横座標あるいはｙ−軸上に
大気圧（１４．７ｐｓｉａ）から、そして４００ｐｓｉ
ａ以上に増加させつつプロットされている。
シャー加熱の量は、計算可能である。エタンに関するこ
の種の計算例は、図６の非常に揮発性である液体につい
ての圧力−エンタルピー図中に示されている。熱入力量
／質量、たとえばＢＴＵ／ｌｂｓ．において測定される
エンタルピーの熱力学的分析は、縦座標あるいはｘ−軸
上に示されている。圧力は、横座標あるいはｙ−軸上に
大気圧（１４．７ｐｓｉａ）から、そして４００ｐｓｉ
ａ以上に増加させつつプロットされている。
【００３４】より低い圧力において熱を加えると、数多
くの非常に揮発性の流体は、液体からガスの相へ直接変
化するものではない。これらの流体は、熱入力、特に蒸
発の潜熱を必要として相の変化を生じさせ得る。図６の
エタンの例において、図６中のプロット領域１００に示
された液体状態におけるエタンは、プロット領域１０２
によって示されるガス相中に揮発する。一層低い圧力、
すなわち約４００ｐｓｉａ未満において、エタンは境界
線１０６によって描かれた２相領域１０４を通過する。
くの非常に揮発性の流体は、液体からガスの相へ直接変
化するものではない。これらの流体は、熱入力、特に蒸
発の潜熱を必要として相の変化を生じさせ得る。図６の
エタンの例において、図６中のプロット領域１００に示
された液体状態におけるエタンは、プロット領域１０２
によって示されるガス相中に揮発する。一層低い圧力、
すなわち約４００ｐｓｉａ未満において、エタンは境界
線１０６によって描かれた２相領域１０４を通過する。
【００３５】更に、例をもって図６中に示されているの
は、例示の目的で４０°Ｆにおいて取られた等温線であ
る。等温線は４０°Ｆ未満か、あるいは超過の各温度に
ついて線で表すことができるが、その大部分に関して、
これらの線は互いに平行である。図６中で表されるよう
に、エタンの温度を４０°Ｆにおいて一定に保持し、そ
してその圧力を地点１１０から減少させると、約４００
ｐｓｉａにおいてエンタルピーにおける増加、あるいは
約４０°Ｆの等温線におけるエタンを維持するのに必要
な熱の量を提供する。
は、例示の目的で４０°Ｆにおいて取られた等温線であ
る。等温線は４０°Ｆ未満か、あるいは超過の各温度に
ついて線で表すことができるが、その大部分に関して、
これらの線は互いに平行である。図６中で表されるよう
に、エタンの温度を４０°Ｆにおいて一定に保持し、そ
してその圧力を地点１１０から減少させると、約４００
ｐｓｉａにおいてエンタルピーにおける増加、あるいは
約４０°Ｆの等温線におけるエタンを維持するのに必要
な熱の量を提供する。
【００３６】圧力が減少すると、等温線１０８は、液体
領域１００および２相領域１０４間の境界線と交差す
る。その交差点１１２において、物質（エタン）中への
熱入力（エンタルピー）の増加は、圧力を大幅に減少さ
せるものではない。それは、エタンが２相領域において
相変化を受けるからである。エタンに対して提供される
熱入力（エンタルピー）は、相における変化によって全
て取り上げられ、そしてエンタルピーにおける増加は蒸
発潜熱と称される。熱入力量は、交差点１１２から対向
側における第二の交差点１１４であって、等温線１０８
がガス相および２相領域１０４間の境界線１０６と交差
する場所に及んで、ここで計算される。この計算は、流
体変化相の量であって、漏洩速度から測定され得るもの
を必然的に包含する。
領域１００および２相領域１０４間の境界線と交差す
る。その交差点１１２において、物質（エタン）中への
熱入力（エンタルピー）の増加は、圧力を大幅に減少さ
せるものではない。それは、エタンが２相領域において
相変化を受けるからである。エタンに対して提供される
熱入力（エンタルピー）は、相における変化によって全
て取り上げられ、そしてエンタルピーにおける増加は蒸
発潜熱と称される。熱入力量は、交差点１１２から対向
側における第二の交差点１１４であって、等温線１０８
がガス相および２相領域１０４間の境界線１０６と交差
する場所に及んで、ここで計算される。この計算は、流
体変化相の量であって、漏洩速度から測定され得るもの
を必然的に包含する。
【００３７】エタンが単一相ガス領域に入ると、等温線
１０８に沿う圧力はそれが大気圧１４．７ｐｓｉａにお
ける地点に達するまで、もう一度下傾する。次いで、エ
ンタルピーにおける変化は、ｈ2およびｈ1間の差を測定
することにより計算可能である。
１０８に沿う圧力はそれが大気圧１４．７ｐｓｉａにお
ける地点に達するまで、もう一度下傾する。次いで、エ
ンタルピーにおける変化は、ｈ2およびｈ1間の差を測定
することにより計算可能である。
【００３８】しかしながら、回転ガスシールの実際の寿
命状態において、これらの線は、完全に等温的ではな
い。揮発したエタンガスが減圧すると、それは図６に示
すように外径から内径へ漏れるので、温度における減少
をもたらす。温度における逆の増加は、ガスの揮発と流
れを維持するために必要である。この温度増加は、相対
的に回転するシール面により提供される連続したシャー
加熱からもたらされる。得られた平衡曲線は、図６のプ
ロットにおける破線１１８により示されている。
命状態において、これらの線は、完全に等温的ではな
い。揮発したエタンガスが減圧すると、それは図６に示
すように外径から内径へ漏れるので、温度における減少
をもたらす。温度における逆の増加は、ガスの揮発と流
れを維持するために必要である。この温度増加は、相対
的に回転するシール面により提供される連続したシャー
加熱からもたらされる。得られた平衡曲線は、図６のプ
ロットにおける破線１１８により示されている。
【００３９】破線１１８のプロットは、大気圧における
点を示す１２０に下降したとき、等温線を横切る。点１
１６と１２０との間のエンタルピーには相違があるが、
この差における量は顕著ではない。僅かな要件は、エン
タルピーの付加量が、エタンがシールの内径に接近した
とき、そのエタンの完全な蒸発を保証するために提供さ
れるべきことである。蒸発エタンガスによって吸収され
るこの付加的なエンタルピーは、また、シールに関する
冷却能力を提供する。シール面間からエタンが漏れる
と、それは加熱状態において脱出し、そして回転シール
により生成される過剰の熱を排除する。
点を示す１２０に下降したとき、等温線を横切る。点１
１６と１２０との間のエンタルピーには相違があるが、
この差における量は顕著ではない。僅かな要件は、エン
タルピーの付加量が、エタンがシールの内径に接近した
とき、そのエタンの完全な蒸発を保証するために提供さ
れるべきことである。蒸発エタンガスによって吸収され
るこの付加的なエンタルピーは、また、シールに関する
冷却能力を提供する。シール面間からエタンが漏れる
と、それは加熱状態において脱出し、そして回転シール
により生成される過剰の熱を排除する。
【００４０】本発明の主要な要件は、シーリング面構成
要素の寸法を提供することであり、これはシールの作動
パラメータと共に、その気化点に相当する液体に対する
温度を提供する。シールは、ヒートシャーリングからの
熱入力と減圧蒸発熱における熱流出との間の平衡温度を
達成するように、適切な構造パラメータを有して設計可
能である。熟練した技術者は、平衡温度を計算して、冷
却目的のための流体の連続的な蒸発を維持しながら同時
に最低のガス漏洩をもたらすことが出来る。
要素の寸法を提供することであり、これはシールの作動
パラメータと共に、その気化点に相当する液体に対する
温度を提供する。シールは、ヒートシャーリングからの
熱入力と減圧蒸発熱における熱流出との間の平衡温度を
達成するように、適切な構造パラメータを有して設計可
能である。熟練した技術者は、平衡温度を計算して、冷
却目的のための流体の連続的な蒸発を維持しながら同時
に最低のガス漏洩をもたらすことが出来る。
【００４１】第二の要件は、シャフトが回転しつつある
とき、シーリングリング間の接触を回避するように、ま
た得られた高温が、シールのエレメントを損傷する可能
性がある程のシャー加熱の生成を回避するように、面間
の充分なギャップの存在を保証することである。シーリ
ングギャップにおける減少およびシャー加熱における増
加によって生成されるガスへ相を変化させる流体の量の
同時増加は、シール面間のガスにおける一層高い圧力を
生ずる。増加した圧力は、一層きめが細かく、一層薄い
潤滑フィルムであって、シール面間のシールを介する流
体またはガスの漏洩に対する一層大きなバリヤーを、生
成するものを提供する。増加したダム幅比率（ダム対溝
比率、Ｄd／Ｄg）は、更に流体漏洩に対する一層大きな
バリヤー能力を提供する。
とき、シーリングリング間の接触を回避するように、ま
た得られた高温が、シールのエレメントを損傷する可能
性がある程のシャー加熱の生成を回避するように、面間
の充分なギャップの存在を保証することである。シーリ
ングギャップにおける減少およびシャー加熱における増
加によって生成されるガスへ相を変化させる流体の量の
同時増加は、シール面間のガスにおける一層高い圧力を
生ずる。増加した圧力は、一層きめが細かく、一層薄い
潤滑フィルムであって、シール面間のシールを介する流
体またはガスの漏洩に対する一層大きなバリヤーを、生
成するものを提供する。増加したダム幅比率（ダム対溝
比率、Ｄd／Ｄg）は、更に流体漏洩に対する一層大きな
バリヤー能力を提供する。
【００４２】好ましい実施態様において、嵌め合いリン
グ３０は、歪みを最小とするように炭化タングステンか
ら形成され、これに対し一次リング２６は炭素、すなわ
ち炭化タングステン嵌め合いリングに対して良好に動く
物質であって、かつ圧力分配により生成される圧力にお
ける、局部的偏差による整列を許容するのに充分低いヤ
ング率を有するものから形成される。当業者はまた、固
定一次リング２６を硬質表面物質、たとえば炭化タング
ステンから生成し得ることを察知するであろう。その他
の変更、たとえば固定リング上に螺旋溝を配置するこ
と、あるいは異なったリング材料、たとえばセラミック
スを使用することは、発明の範囲内である。
グ３０は、歪みを最小とするように炭化タングステンか
ら形成され、これに対し一次リング２６は炭素、すなわ
ち炭化タングステン嵌め合いリングに対して良好に動く
物質であって、かつ圧力分配により生成される圧力にお
ける、局部的偏差による整列を許容するのに充分低いヤ
ング率を有するものから形成される。当業者はまた、固
定一次リング２６を硬質表面物質、たとえば炭化タング
ステンから生成し得ることを察知するであろう。その他
の変更、たとえば固定リング上に螺旋溝を配置するこ
と、あるいは異なったリング材料、たとえばセラミック
スを使用することは、発明の範囲内である。
【００４３】好ましい実施態様は、図３に示すような螺
旋溝を含み、これは上で論述したシール面の平面におけ
る寸法を有している。螺旋溝の深さおよび円周端縁にお
ける接線に対する角度は、別な要件であって、これはシ
ールの所望特性を増加させるために考慮しなければなら
ない。約２５乃至約３００マイクロインチの深さを有す
る浅い溝は、最良に働くことが判明している。最適であ
るのは、浅い溝が一次リングの面を上昇させるのに足る
シャー加熱をもたらし、そしてシール面間に約５０乃至
約１００マイクロインチのギャップを提供することであ
る。
旋溝を含み、これは上で論述したシール面の平面におけ
る寸法を有している。螺旋溝の深さおよび円周端縁にお
ける接線に対する角度は、別な要件であって、これはシ
ールの所望特性を増加させるために考慮しなければなら
ない。約２５乃至約３００マイクロインチの深さを有す
る浅い溝は、最良に働くことが判明している。最適であ
るのは、浅い溝が一次リングの面を上昇させるのに足る
シャー加熱をもたらし、そしてシール面間に約５０乃至
約１００マイクロインチのギャップを提供することであ
る。
【００４４】この好ましい実施態様は、更に溝を備えて
おり、これは外径円周に対し角度を付与している。接線
に対し、１０°乃至３０°の範囲で働くことが判明して
いる。好ましい実施態様は、約１５°の角度を有してい
る。上記の好ましい実施態様の詳述に従うシールは、４
００ｐｓｉｇ、３６００ｒｐｍ、１２５°Ｆ、２−７／
８インチシャフト径で分子量５０．５を有し、かつ１６
１°Ｆにおける蒸気圧３９０ｐｓｉｇの流体をもって操
業するＬＮＧプラントポンプにおいて上首尾であった。
おり、これは外径円周に対し角度を付与している。接線
に対し、１０°乃至３０°の範囲で働くことが判明して
いる。好ましい実施態様は、約１５°の角度を有してい
る。上記の好ましい実施態様の詳述に従うシールは、４
００ｐｓｉｇ、３６００ｒｐｍ、１２５°Ｆ、２−７／
８インチシャフト径で分子量５０．５を有し、かつ１６
１°Ｆにおける蒸気圧３９０ｐｓｉｇの流体をもって操
業するＬＮＧプラントポンプにおいて上首尾であった。
【００４５】米国特許番号第４，８８９，３４８号に記
載されているようなタンデムシール装置の使用は、更
に、シールのキャビティからの天然ガスの漏洩を更に阻
止することを意図するものである。第一のモジュールか
ら漏れるガスは、別の用途またはフレア中で燃焼させる
ために（図１中に示される）排気口６８を介して除去さ
れる。第二のシールモジュール２４は、乾式作動ガスと
して機能し、そして従来のパラメータ、たとえば上述の
先行技術中で説明されたようなものを伴うことが可能で
ある。本発明のシール面形状を利用するタンデムアレン
ジメントの最終的な効果は、漏洩を阻止し、かつ液化天
然ガスの処理に際する付加された安全手段を提供するこ
とである。上流シールモジュールは、面２８Ａおよび３
２Ａを横切って通過する量の熱を加えることによって液
体を封じ込め、そしてそれをガスに変換し、その結果外
側または下流シールモジュールはその流体についての気
相の過剰漏洩をシールする。
載されているようなタンデムシール装置の使用は、更
に、シールのキャビティからの天然ガスの漏洩を更に阻
止することを意図するものである。第一のモジュールか
ら漏れるガスは、別の用途またはフレア中で燃焼させる
ために（図１中に示される）排気口６８を介して除去さ
れる。第二のシールモジュール２４は、乾式作動ガスと
して機能し、そして従来のパラメータ、たとえば上述の
先行技術中で説明されたようなものを伴うことが可能で
ある。本発明のシール面形状を利用するタンデムアレン
ジメントの最終的な効果は、漏洩を阻止し、かつ液化天
然ガスの処理に際する付加された安全手段を提供するこ
とである。上流シールモジュールは、面２８Ａおよび３
２Ａを横切って通過する量の熱を加えることによって液
体を封じ込め、そしてそれをガスに変換し、その結果外
側または下流シールモジュールはその流体についての気
相の過剰漏洩をシールする。
【００４６】その他のシール形状は、本発明の教示を一
度理解すれば明らかとなるであろう。若干の応用におい
ては、ただ１個のモジュール、たとえば上流モジュール
２２を用いることを意図している。面２８Ａおよび３２
Ａを横切って通過するガス化液体は、大気に進むことに
なる。
度理解すれば明らかとなるであろう。若干の応用におい
ては、ただ１個のモジュール、たとえば上流モジュール
２２を用いることを意図している。面２８Ａおよび３２
Ａを横切って通過するガス化液体は、大気に進むことに
なる。
【００４７】特定の液体に対する比率を最適化するため
の他の要件は、当業者には想い到ることであろう。たと
えば、図３は、液体を有する一層高い圧力側およびシー
リング面の外径における溝配置環状面８２を備えるシー
ルを例示しており、またその大気側は内径において存在
するものである。外径においてシーリングダム８４を設
けた逆の形状も可能であり、そしてこれは加圧ガスを内
径において、また大気を外径において存在させるもので
ある。
の他の要件は、当業者には想い到ることであろう。たと
えば、図３は、液体を有する一層高い圧力側およびシー
リング面の外径における溝配置環状面８２を備えるシー
ルを例示しており、またその大気側は内径において存在
するものである。外径においてシーリングダム８４を設
けた逆の形状も可能であり、そしてこれは加圧ガスを内
径において、また大気を外径において存在させるもので
ある。
【００４８】換言すれば、図３乃至図５に示されたシー
ルは、シール構成要素の半径方向外径においてシールさ
れるべく、加圧流体に対し暴露される。しかしながら、
本発明の原理は、相対的に回転するシール面の半径方向
内径において高圧を有するシールに対し適用可能であ
る。
ルは、シール構成要素の半径方向外径においてシールさ
れるべく、加圧流体に対し暴露される。しかしながら、
本発明の原理は、相対的に回転するシール面の半径方向
内径において高圧を有するシールに対し適用可能であ
る。
【００４９】発明の好ましい形態が示され、かつ説明さ
れたけれども、上掲の特許請求の範囲を逸脱すること無
く、これに対し変更を行い得ることが了解されるであろ
う。従って、本明細書および図面は限定的な意味におい
てではなく、肯定的な意味で考察されるべきであり、こ
の発明は上述の特許請求の範囲によってのみ限定される
ものとする。
れたけれども、上掲の特許請求の範囲を逸脱すること無
く、これに対し変更を行い得ることが了解されるであろ
う。従って、本明細書および図面は限定的な意味におい
てではなく、肯定的な意味で考察されるべきであり、こ
の発明は上述の特許請求の範囲によってのみ限定される
ものとする。
【図１】現在使用されている二重モジュールのメカニカ
ル面シールの一部についての垂直センターラインに沿う
断面における側立面図である。
ル面シールの一部についての垂直センターラインに沿う
断面における側立面図である。
【図２】従来のシーリングリングのセグメントについて
の端面図である。
の端面図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様によるシーリングリ
ングの一つを示す端面図である。
ングの一つを示す端面図である。
【図４】本発明の別の実施態様を示すシーリングリング
についての端面図である。
についての端面図である。
【図５】本発明の別の実施態様を示すシーリングリング
についての端面図である。
についての端面図である。
【図６】エタンに関する等温線に沿うエンタルピーに対
する圧力についてプロットしたグラフである。
する圧力についてプロットしたグラフである。
１０ シール １２ ハウジング １６ シャフト ２２ 上流シールモジュール ２３ 下流シールモジュール ２４ 上流シールモジュール ２５ 環状チャンバ ２６Ａ 一次リング ２６Ｂ 一次リング ２８Ａ 面 ２８Ｂ 面 ３０Ａ 嵌め合いリング ３０Ｂ 嵌め合いリング ３２Ａ 面 ３２Ｂ 面 ６８ ベント通路 ７２ 下流ポンプ作用螺旋溝 ７４ シーリングダム ７６ シールリング ７８ シール面 ８０ 溝 ８２ ランド ８４ ダム部
Claims (15)
- 【請求項１】 シールシステムは高蒸気圧液体の漏れに
抗して、ハウジングを経由して延在する回転可能シャフ
トをシールするためのものであり、かつ離間した上流お
よび下流モジュールを包含し、前記上流モジュールは、
ハウジングに固定された一次リングと回転に関しシャフ
トに固定された嵌め合いリングとを備えるシールを含
み、シールすべき前記液体の相を変化させるための手段
を含んで構成され、シーリングリングは第一および第二
円周端縁を有する半径方向に延在するシール面を含んで
成り、かつシール面の前記第一円周端縁から円周境界線
であって、前記第一および第二円周端縁の中間に位置す
るものに対し内方へ延びる複数本の下流ポンプ作用螺旋
溝を含み、この円周境界線および第一円周端縁は溝部で
あって、半径方向において前記境界と前記第一端縁との
間を占める半径方向幅を有するものを形成し、そしてこ
の円周境界線および第二円周端縁はダム部であって、前
記第二円周端縁と前記中間線との間の半径に沿う半径方
向幅を有するものを形成し、前記溝部内の前記螺旋溝は
前記螺旋溝間に設けられた複数個のランドによって分離
されており、ランドの面は前記シーリングリングの前記
ダム部によって形成される面と略同一の外延を有する面
内にあり、これらの溝およびランドは溝表面積およびラ
ンド表面積を限定し、そしてランド表面積対溝表面積の
比率が１より大である螺旋溝メカニカル面シールシステ
ム用のシーリングリング。 - 【請求項２】 ランドの全表面積対溝の表面積が、約
１．５乃至約８．０の比率内にある請求項１記載のシー
リングリング。 - 【請求項３】 全ランド表面積対全溝表面積の比率が、
約２．５乃至約３．５の範囲内にある請求項２記載のシ
ーリングリング。 - 【請求項４】 前記比率が、約３．０である請求項３記
載のシーリングリング。 - 【請求項５】 前記溝部の半径方向幅に対する前記ダム
部の半径方向幅の比率が、１より大である請求項１記載
のシーリングリング。 - 【請求項６】 前記ダム部の半径方向幅対前記溝部の半
径方向幅の比率が、約１．５乃至約８．０である請求項
５記載のシーリングリング。 - 【請求項７】 溝部の半径方向幅に対するダム部の半径
方向幅の比率が、約３．０である請求項６記載のシーリ
ングリング。 - 【請求項８】 溝部の半径方向幅に対するダム部の半径
方向幅の比率が、約３．０である請求項３記載のシーリ
ングリング。 - 【請求項９】 溝部の半径方向幅に対するダム部の半径
方向幅の比率が、約３．０である請求項４記載のシーリ
ングリング。 - 【請求項１０】 前記螺旋溝は、前記シール面の円周の
周囲に対称的に配置され、そして前記各溝の円周方向寸
法に対する前記各ランドの円周方向寸法の比率が、１よ
り大である請求項１記載のシーリングリング。 - 【請求項１１】 前記各溝の円周方向寸法に対する前記
各ランドの円周方向寸法の比率が、約１．５乃至約８．
０である請求項１０記載のシーリングリング。 - 【請求項１２】 前記比率が、約３．０である請求項１
１記載のシーリングリング。 - 【請求項１３】 ダム部の半径方向幅対溝部の半径幅の
比率が、１より大である請求項１２記載のシーリングリ
ング。 - 【請求項１４】 前記ダム部の半径方向幅対前記溝部の
半径幅の比率が、約１．５乃至約８．０である請求項１
３記載のシーリングリング。 - 【請求項１５】 前記ダム部の半径方向幅対前記溝部の
半径幅の比率が、約３．０である請求項１４記載のシー
リングリング。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/553570 | 1990-07-17 | ||
| US07/553,570 US5071141A (en) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | Spiral groove seal arrangement for high vapor-pressure liquids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323442A true JPH06323442A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=24209927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176751A Pending JPH06323442A (ja) | 1990-07-17 | 1991-07-17 | 高蒸気圧液体のための螺旋溝シール・アレンジメント |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5071141A (ja) |
| EP (1) | EP0470406B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06323442A (ja) |
| CN (1) | CN1026025C (ja) |
| AT (1) | ATE122764T1 (ja) |
| AU (1) | AU634406B2 (ja) |
| BR (1) | BR9103069A (ja) |
| CA (1) | CA2046824C (ja) |
| DE (1) | DE69109765T2 (ja) |
| IE (1) | IE68062B1 (ja) |
| MX (1) | MX173888B (ja) |
| ZA (1) | ZA915488B (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014024741A1 (ja) * | 2012-08-04 | 2014-02-13 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
| CN113513593A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-10-19 | 中国计量大学 | 具有耐磨抗冲击柔性密封端面的箔片端面气膜密封结构 |
| US11320052B2 (en) | 2018-02-01 | 2022-05-03 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding components |
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| US11603934B2 (en) | 2018-01-12 | 2023-03-14 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US11852241B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-12-26 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
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| US12196320B2 (en) | 2020-03-31 | 2025-01-14 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12209668B2 (en) | 2019-02-04 | 2025-01-28 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12259043B2 (en) | 2019-02-04 | 2025-03-25 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12404935B2 (en) | 2020-07-06 | 2025-09-02 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12449040B2 (en) | 2020-05-11 | 2025-10-21 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12467538B2 (en) | 2019-03-22 | 2025-11-11 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| US12498044B2 (en) | 2019-02-04 | 2025-12-16 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
| USRE50849E1 (en) | 2016-11-16 | 2026-03-31 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
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