特許 6483125 シールアセンブリおよびその操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483125

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】シールアセンブリおよびその操作方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/53 20060101AFI20190304BHJP

   F16J 9/16 20060101ALI20190304BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20190304BHJP

   F16J 15/16 20060101ALN20190304BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/53

   F16J9/16

   F04B39/00 104C

   !F16J15/16 A

【請求項の数】19

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-535155(P2016-535155)

(86)(22)【出願日】2014年12月2日

(65)【公表番号】特表2017-503974(P2017-503974A)

(43)【公表日】2017年2月2日

(86)【国際出願番号】EP2014076304

(87)【国際公開番号】WO2015082497

(87)【国際公開日】20150611

【審査請求日】2017年11月9日

(31)【優先権主張番号】13195239.2

(32)【優先日】2013年12月2日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】592229502

【氏名又は名称】ブルクハルト コンプレッション アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ド ラペルソンヌ、パスカル

(72)【発明者】

【氏名】ファイステル、ノルベルト

(72)【発明者】

【氏名】フォーザー、アレクサンドル

【審査官】 竹村 秀康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６３５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３３４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００４２３６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５８−２２１０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公告第００１４１８２１（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８４９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３９／００−３９／１６

Ｆ１６Ｃ ３２／００−３２／０６

Ｆ１６Ｊ １／００−１／２４

７／００−１０／０４

１５／１６−１５／３２

１５／３２４−１５／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストン式圧縮機のピストンロッド（２）を封止するシールアセンブリ（１）であって、前記ピストンロッドは軸方向（Ａ）に延びて軸方向に往復移動可能であり、前記シールアセンブリは少なくとも１つのパッキンチャンバ（４）を備え、前記パッキンチャンバ（４）は軸方向（Ａ）に第１および第２側壁（５，６）によって区切られ、前記パッキンチャンバ（４）には、シールリング（７）または油かきリング（８）として構成されている少なくとも１つのパッキンリング（７８）およびばね具（９）が配置され、ばね具（９）および少なくとも１つのパッキンリング（７８）は前記第１側壁（５）から軸方向（Ａ）に順に配置され、前記パッキンリング（７８）は前記第２側壁（６）に当接するシールアセンブリにおいて、
前記ばね具（９）は、磁性ばねとして構成され、かつ軸方向（Ａ）に離間している２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）、第１アセンブリ（９ａ）および第２アセンブリ（９ｂ）からなり、
各アセンブリ（９ａ，９ｂ）は、少なくとも１つの磁石（１０ａ，１０ｂ）を備え、
前記磁石（１０ａ，１０ｂ）は、前記２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）が互いに反発するように相互に合わさるかたちで、前記２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）に配置され、
前記２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）は、前記２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）を接続する手段を有しないことで、軸方向（Ａ）と径方向とにそれぞれ相互に移動可能であることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項2】

請求項１記載のシールアセンブリにおいて、
軸方向（Ａ）に互いに隣接して配置されている少なくとも２つのパッキンリング（７８）を備えることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のシールアセンブリにおいて、
前記磁石（１０ａ，１０ｂ）は、永久磁石として構成されていることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のシールアセンブリにおいて、
前記磁石（１０ａ，１０ｂ）のうちの少なくとも１つは電磁石として構成されていることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記パッキンリング（７８）は、更に、前記第２アセンブリ（９ｂ）を備え、前記パッキンリング（７８）に磁石（１０ｂ）が配置されて、前記パッキンリング（７８）は非強磁性材料からなることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
少なくとも１つの磁石（１０ａ）は、チャンバディスク（３）が前記第１アセンブリ（９ａ）を包囲するように前記チャンバディスク（３）の前記第１側壁（５）に配置され、前記チャンバディスク（３）は非強磁性材料からなることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項7】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記第１アセンブリ（９ａ）は、少なくとも１つの磁石（１０ａ）が配置されるリング形の磁石キャリア（１１ａ）を包囲し、前記リング形の磁石キャリア（１１ａ）は前記パッキンチャンバ（４）に配置され、前記リング形の磁石キャリア（１１ａ）は第１側壁（５）に接触し、前記リング形の磁石キャリア（１１ａ）は非強磁性材料からなることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項8】

請求項６又は７に記載のシールアセンブリにおいて、
前記第２アセンブリ（９ｂ）は、少なくとも１つの磁石（１０ｂ）が配置されるリング形の磁石キャリア（１１ｂ）を包囲し、前記リング形の磁石キャリア（１１ｂ）は前記パッキンチャンバ（４）に配置され、前記リング形の磁石キャリア（１１ｂ）は前記パッキンリング（７８）に接触し、前記リング形の磁石キャリア（１１ｂ）は非強磁性材料からなることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項9】

請求項１〜３及び請求項５〜８のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記磁石（１０ａ，１０ｂ）は永久磁石であり、リング形構成を有し、周方向（１０ｃ）に３６０°延びていることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項10】

請求項９に記載のシールアセンブリにおいて、
前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は半径方向に磁化されることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項11】

請求項９に記載のシールアセンブリにおいて、
前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は軸方向に磁化されることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項12】

請求項９〜１１のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は一部品で構成されていることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項13】

請求項９〜１１のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は、周方向（１０ｃ）に順に配置されている複数の永久磁石部品（１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ）からなることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項14】

請求項１３に記載のシールアセンブリにおいて、
順に配置されている前記永久磁石部品（１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ）は、反対方向に磁化されることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項15】

請求項１〜３及び請求項５〜８のいずれか一項に記載のシールアセンブリにおいて、
前記磁石（１０ａ，１０ｂ）は永久磁石として構成され、各アセンブリ（９ａ，９ｂ）は複数の永久磁石（１０ａ，１０ｂ）を備え、前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は、第１および第２のアセンブリ（９ａ，９ｂ）の永久磁石（１０ａ，１０ｂ）が軸方向（Ａ）に互いに反対に配置されるよう相互に合わさるかたちで、周方向（１０ｃ）に離間して配置され、前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は軸方向（Ａ）に磁化され、軸方向（Ａ）に互いに反対に配置される前記永久磁石（１０ａ，１０ｂ）は反対方向に磁化されることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項16】

請求項４に記載のシールアセンブリにおいて、
測定された状態変数に応じて前記ばね具（９）のばね力（Ｆ）を変更するため、ピストン式圧縮機の状態変数を検出する調整器（１５）およびセンサ（１５ｄ）と、電磁石として構成された前記磁石（１０ａ）を制御するための制御器（１５ｅ）とを備えることを特徴とするシールアセンブリ。

【請求項17】

ピストン式圧縮機のピストンロッド（２）を封止するシールアセンブリ（１）の操作方法であって、前記ピストンロッドは軸方向（Ａ）に延びて軸方向（Ａ）に往復移動可能であり、前記シールアセンブリ（１）は少なくとも１つのパッキンチャンバ（４）を備え、前記パッキンチャンバ（４）内には、電磁石を備える磁性ばね具（９）と少なくとも１つのパッキンリング（７８）とが軸方向（Ａ）に順に配置され、磁性ばね具（９）は、軸方向（Ａ）に離間している２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）を備え、前記２つのアセンブリ（９ａ，９ｂ）は、軸方向（Ａ）と径方向とにそれぞれ相互に移動可能であり、状態変数に応じて前記パッキンリング（７８）に前記磁性ばね具（９）によって加えられるばね力（Ｆ）を変更するため、前記ピストン式圧縮機の状態変数が測定され、前記電磁石が前記状態変数に応じて制御されることを特徴とする操作方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の操作方法において、
前記ピストン式圧縮機の回転速度が前記状態変数として測定され、前記ばね力（Ｆ）は速度が増すと上昇し、速度が低下すると減少することを特徴とする操作方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の操作方法において、
前記ピストンロッド（２）の速度が前記状態変数として測定されて、前記ばね力（Ｆ）は速度が増すと上昇し、速度が低下すると減少することを特徴とする操作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸方向に延びかつ軸方向に往復運動可能なピストン式圧縮機のピストンロッドを封止するシールアセンブリに関する。本発明は、さらに、シールアセンブリの操作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ピストン式圧縮機は、あらゆる種類のガスを搬送し、高圧まで圧縮するために使用される作業機である。ピストン式圧縮機は、押しのけ容積の原理に従って作動する。すなわち、圧縮チャンバは、ガスを吸引し取り込んだ後、完全に閉じられる。力が加えられると、シリンダ内の体積が減少し、ガスが圧縮される。この種のピストン式圧縮機は、クロスヘッドピストン式圧縮機と称され、直線的に往復移動可能であり、片側でピストンに接続されかつ反対側でクロスヘッドまたはクランクドライブに接続されたピストンロッドを備えている。ピストンとクランクドライブとの高差圧を密封するため、圧力パッキンがチャンバディスクと共にピストンロッドに沿って配置されている。この種の圧力パッキンは、シールリングまたは油かきリングとして構成された少なくとも１つのパッキンリングを備えている。通常、クランクドライブ側に面するこの種の圧力パッキンは、クランクドライブから、例えば、ピストンロッドに付着する潤滑油などのオイルをかき落とすため、少なくとも１つの油かきリングを備えている。

【0003】

特許文献１は、チャンバディスクを備えた圧力パッキンを開示する。各チャンバディスクが、パッキンチャンバを形成し、少なくとも１つのパッキンリングが、油かきリングまたはシールリングとして構成され、パッキンチャンバのうちの少なくとも１つに配置され、ピストンロッドに付着するオイルをかき落とす機能を有する。パッキンリングとチャンバディスクの境界面との間の漏れ経路の形成を防止するため、パッキンリングには、ばね要素を介して、軸方向に予圧がかけられている。特許文献１に開示されるようなばね要素と組み合わせたパッキンリングの配置には、以下の欠点がある。即ち、ピストンロッドの各ストロークにより、パッキンリングは軸方向の遊びを有するため、パッキンリングとパッキンリングに時々隣接するチャンバディスクの境界面との間に半径方向の隙間が広がり、オイルが妨げられずに半径方向の隙間を通ってクランクケースまたはギアボックスからパッキンチャンバに入る。また、油かきリングは、より多くの摩耗を受けるため、短い保守間隔での交換が必要となる。

【0004】

特許文献２は、ばね要素と組み合わせた２つのパッキンリングのアセンブリを開示する。このアセンブリには、以下の欠点がある。即ち、パッキンリングは軸方向の遊びを有するため、２つのパッキンリング間及びパッキンリングとチャンバディスクの境界面との間、２つのパッキンリング間又はパッキンリングとチャンバディスクの境界面との間に半径方向の隙間が広がり、その結果、オイルがその隙間を妨げられずに通ってピストンロッドまたはクランクケースからパッキンチャンバに入る。このパッキンリングも、より多くの摩耗を受けるため、短い保守間隔での交換が必要となる。

【0005】

特許文献３は、非圧縮性流体のシールデバイスを開示する。この種のシールデバイスは、回転シャフトを封止するのに適している。しかしながら、この種のシールデバイスは、軸方向に昇降運動を行うシャフトを封止するのに適していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】オーストリア特許第５１２６０９号明細書

【特許文献2】オーストリア特許第５０８７８２Ａ４号明細書

【特許文献3】米国特許第５，５５８，３４１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、半径方向の隙間が形成されにくく摩耗がより少なくなる、より有利なシールアセンブリを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、請求項１の特徴を備えたシールアセンブリによって、達成される。従属請求項２から１６は、さらに有利な構成に関する。本目的は、さらに、請求項１７の特徴を備えたシールアセンブリの操作方法によって、達成される。従属請求項１８および１９は、さらに、有利な方法ステップに関する。

【0009】

本目的は、特に、ピストン式圧縮機のピストンロッドを封止するためのシールアセンブリによって達成され、ピストンロッドは軸方向に延びて軸方向に往復移動可能であり、シールアセンブリは少なくとも１つのパッキンチャンバを備え、パッキンチャンバは軸方向に第１および第２側壁によって区切られ、パッキンチャンバ内にシールリングまたは油かきリングとして構成されている少なくとも１つのパッキンリング、およびばね具が配置され、ばね具および少なくとも１つのパッキンリングは第１側壁から軸方向に連続して順に配置され、パッキンリングは第２側壁に当接し、ばね具は磁性ばねとして構成され、軸方向に離間している２つのアセンブリ、第１アセンブリおよび第２アセンブリからなり、各アセンブリは少なくとも１つの磁石を備え、磁石は、２つのアセンブリが互いに反発するように相互に合わさるかたちで、２つのアセンブリに配置されている。

【0010】

本目的はさらに、特にピストン式圧縮機のピストンロッドを封止するためのシールアセンブリの操作方法によって達成され、ピストンロッドは軸方向に延びて、軸方向に往復移動することができ、シールアセンブリは少なくとも１つのパッキンチャンバを備え、パッキンチャンバには電磁石を備える磁性ばね具および少なくとも１つのパッキンリングが軸方向に連続して配置され、ピストン式圧縮機の状態変数が測定され、ばね力を変更するために状態変数に応じて電磁石が制御され、ばね力は状態変数に応じて磁性ばね具によってパッキンリングに加えられる。

【0011】

パッキンリングとチャンバディスクの境界面との間、または隣り合って配置される２つのパッキンリング間に形成される軸方向の遊びまたは半径方向の隙間は、ばね力の増大によって減少させることができると証明されている。しかし、ばね力の増大によって、パッキンリングとチャンバディスクの境界面との間、または２つのパッキンリング間の相互の接触圧力が大きくなりすぎると、半径方向、すなわちピストンロッドの移動方向に対して半径方向へのパッキンリングの移動が低減されるか、防止される、との結果をもたらす。これによって、パッキンリングがピストンロッドに対して偏心位置に保持される、との結果をもたらし、そのため、パッキンリングの摩耗が増大し、パッキンリングからの漏れも増大する。磁性ばねの使用は、後者が非線形ばね特性を有する、との利点を有する。磁性ばねのばね力は、半径方向へのパッキンリングの移動が可能なように、またパッキンリングとチャンバディスクの境界面との間、または２つのパッキンリング間に軸方向の遊びまたは軸方向の変位が生じるときに、ばね力が非線形に、すなわち超比例的に上昇するように選択されると、さらに有利である。非線形ばね特性は、パッキンリングの半径方向への移動が少なくとも部分的に可能でありながら、軸方向の遊びを低減するか防止する、との結果をもたらす。そのため、本発明によるシールアセンブリは、半径方向の隙間を形成しにくく、パッキンリングの摩耗を低減し、密封性を高める、との利点を有する。また、磁性ばねは摩耗が少ない、との利点を有する。

【0012】

特に有利な実施形態では、磁石は永久磁石として構成される。この実施形態は、ばね具を特にコスト効果的に、信頼性高く構成できる、との利点を有する。さらに有利な実施形態では、２つのアセンブリの磁石は電磁石として形成される。さらに考えられる実施形態では、一方のアセンブリの磁石は永久磁石として形成され、他方のアセンブリの磁石は電磁石として形成される。少なくとも１つの電磁石を備えるばね具の実施形態は、ばね具により加えられるばね力を、対応する電磁石の磁化により制御可能である、との利点を有する。シールアセンブリに要求されるばね力は、特にピストン式圧縮機の回転速度またはストローク頻度に依存する。したがって、有利な構成では、ピストン式圧縮機の回転速度に応じてばね力を調整する調整器が提供される。

【0013】

本発明によるシールアセンブリは、特に、ばね具が摩耗を受けない、との利点を有している。したがって、摩耗または損耗がなく、ばね具を交換する必要は全く、またはほとんどない。これにより保守費が低減し、シールアセンブリの信頼性が高まる。さらに、磁性ばねとして構成されるばね具は、磁性ばねが非線形の力経路特性線を有する、との利点を有している。すなわち、磁性ばねの２つの離間したアセンブリの反発力は、間隔が小さくなるにつれて非常に急速に、非線形に増大する。このように、空隙の間隔のわずかな、例として０．５ミリメートルの減少が、ある場合には、反発力を１．５倍に増大させる。この磁性ばねのばね特性は、軸方向の変位による軸方向の遊びの結果として、提示された位置のままになっていたシールリングまたは油かきリングを非常に急速に補正された原位置に戻すため、側壁に対して配置されるシールリングまたは油かきリングが再び第２側壁に当接する、との結果をもたらす。これは、シールリングまたは油かきリングが主にそれに意図される位置に保持されるため、シールリングまたは油かきリングの摩耗およびシールリングまたは油かきリングの漏れを少なくする、との結果をもたらす。同様に、これは保守費を低減し、シールアセンブリの信頼性を高める。

【図面の簡単な説明】

【0014】

実施形態を説明するために使用される図面において、

【図1】シールアセンブリの第１の例示的な実施形態を示す縦断面図。

【図2】シールアセンブリの第２の例示的な実施形態を示す縦断面図。

【図3】シールアセンブリの第３の例示的な実施形態を示す縦断面図。

【図4】シールアセンブリの第４の例示的な実施形態を示す縦断面図。

【図5】２つの永久磁石を示す斜視図。

【図6】更に別の２つの永久磁石を示す斜視図。

【図7】磁石キャリアを備えたアセンブリを示す平面図。

【図8】２つのアセンブリを示す斜視図。

【図9】更に別のアセンブリの例示的な実施形態を示す平面図。

【図10】シールアセンブリの第５の例示的な実施形態を示す縦断面図。

【図11】シールリングを示す斜視図。

【図12】ばね特性を示す図。

【0015】

原則として、図中、同じ部品には、同じ参照番号を付されている。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１から図４および図１０は、軸方向Ａに延びかつ方向Ｂに移動可能なピストン式圧縮機のピストンロッド２を封止する様々なシールアセンブリ１の縦断面図をそれぞれ示す。シールアセンブリ１は、パッキンチャンバ４または凹部を形成するチャンバディスク３またはパッキンハウジング３を備えている。パッキンチャンバ４は、軸方向Ａに第１および第２側壁５，６によって区切られている。第１側壁５は、シリンダチャンバ１４側に配置され、第２側壁６は、クランクケース１３またはギアボックス側に配置されている。ばね具９は、パッキンチャンバ４内に配置されている。更に、少なくとも１つのパッキンリングが、図１に示すような油かきリング８として、または、図２から図４もしくは図１０に示すようなシールリング７として構成されている。油かきリング８は、特に、ピストンロッド２の表面に蓄積したオイルをかき落とす機能を有している。シールリング８は、特に存在するガス雲の密封及びかき落としの両方、又は密封及びかき落としの一方を行う。第１側壁５から始まり、まず、ばね具９が、次に、少なくとも１つの油かきリング８またはシールリング７が、軸方向Ａに順に配置されている。シールリング７または油かきリング８は、第２側壁６に当接されている。ばね具９は、磁性ばねとして構成され、軸方向Ａに離間して配置された２つのアセンブリ９ａ，９ｂ、つまり、第１アセンブリ９ａおよび第２アセンブリ９ｂからなり、各アセンブリ９ａ，９ｂは、少なくとも１つの磁石１０ａ，１０ｂを備え、磁石１０ａ，１０ｂは、２つのアセンブリ９ａ，９ｂが互いに反発するように２つのアセンブリ９ａ，９ｂにて相互に合わさるかたちで配置されている。この点で、相互の反発力Ｆは、互いに距離Ｆ１だけ離間している２つの磁石１０ａ，１０ｂの間に作用することで、ばね力Ｆは、油かきリング８またはシールリング７にそれぞれ作用する。図１２は、図１から図４または図１０に示すようなばね具９の距離Ｆ１に応じたばね力Ｆの結合の一例を示す。

【0017】

好ましい構成では、磁石１０ａ，１０ｂは、図５および図６に示すような永久磁石として構成され、永久磁石の極性は、ＮおよびＳで記されている。図５は、２つの円環状の永久磁石１０ａ，１０ｂを示している。ここで、４つの永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇが、周方向に広がって配置されている。磁石の極性は、軸Ａの軸方向に走行する。周方向に隣接する２つの永久磁石部分１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、反対極性を有し、周方向に極性Ｎ−Ｓ−Ｎ−Ｓを有するように示されている。永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、対向する永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇの端側が軸方向Ａに同じ極性Ｎ−ＮまたはＳ−Ｓを有するために磁石１０ａ，１０ｂが軸方向Ａに互いに反発するよう、磁石１０ａ，１０ｂにて相互に合わさるように配置されている。

【0018】

図６は、好ましくは、それぞれが一部品である２つの円形に延びる永久磁石１０ａ，１０ｂを示し、磁石１０ａ，１０ｂの極性は、半径方向、すなわち、軸Ａに対して半径方向に走行する。永久磁石１０ａ，１０ｂは、磁石１０ａ，１０ｂが軸方向Ａに互いに反発するように相互に合わさるかたちで配置されている。

【0019】

図８は、２つの円形に延びるアセンブリ９ａ，９ｂ、第１アセンブリ９ａおよび第２アセンブリ９ｂを示し、永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、周方向に互いに離間して配置されて、永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇには、軸Ａの軸方向に極性が付されている。周方向に隣接して配置される２つの永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、反対極性をそれぞれ有する。永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、磁石１０ａ，１０ｂおよびアセンブリ９ａ，９ｂがそれぞれ軸方向Ａに互いに反発するように相互に合わさるかたちで、第１および第２アセンブリ９ａ，９ｂにそれぞれ配置されている。

【0020】

図９は、リング形状の磁石キャリア１１ｂを有するアセンブリ９ｂの更に別の実施形態を示す平面図である。８つの永久磁石部品１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは、周方向に相互に離間して配置され、それらのうち４つに参照番号が付されている。

【0021】

図５、図６、図８および図９に示すようなアセンブリ９ａ，９ｂは、図１から図４または図１０に示すように、シールアセンブリ１にて異なる方法で配置することができる。この種の配置は、図１２に示すばね特性を有することができる。

【0022】

図１に示すシールアセンブリ１は、軸方向Ａに隣り合って配置される３つの油かきリング８を備え、第１アセンブリ９ａは、パッキンハウジング３の第１側壁５に配置され、第２アセンブリ９ｂは、油かきリング８に配置されている。そのため、反発ばね力Ｆは、２つの永久磁石１０ａ，１０ｂによって発生し、封止面１２に対してばね力Ｆの方向に油かきリング８を押圧する。２つのアセンブリ９ａ，９ｂは、磁性ばね具９を形成する。この実施形態では、少なくとも第２アセンブリ９ｂが配置されている油かきリング８は、非強磁性材料からなる。また、第１側壁５は、非強磁性材料から形成されている。詳細には示していない油かきリング８は、筒状ばね８ｂによって包囲されている。

【0023】

図２に示すシールアセンブリ１は、軸方向Ａに隣り合って配置されている２つのシールリング７を備え、さらに、軸方向Ａに隣り合って配置されている２つのアセンブリ９ａ，９ｂを備えている。各アセンブリ９ａ，９ｂは、リング形磁石キャリア１１ａ，１１ｂと、リング形磁石キャリア１１ａ，１１ｂに配置されている永久磁石１０ａ，１０ｂとを備えている。第１アセンブリ９ａは、パッキンハウジング３の第１側壁５に当接されるのに対し、第２アセンブリ９ｂは、シールリング７に当接されている。そのため、第２アセンブリ９ｂは、シールリング７にばね力Ｆを加える。この力は、封止面１２に対してばね力Ｆの方向にシールリング７を押圧する。リング形磁石キャリア１１ａ，１１ｂは、非強磁性材料からなる。図７は、リング形磁石キャリア１１ｂおよび永久磁石１０ｂと共に、図２に示す第２アセンブリの平面図を示している。詳細には示していないシールリング７は、筒状ばね７ｂによって包囲されている。

【0024】

図３に示すシールアセンブリ１は、軸方向Ａに隣り合って配置されている２つのシールリング７を備え、また、軸方向Ａに離間して配置されかつリング形磁石キャリア１１ａおよび永久磁石１０ａを備える第１アセンブリ９ａを備えている。第２アセンブリ９ｂは、シールリング７と永久磁石１０ｂとの組み合わせによって形成されている。第１アセンブリ９ａは、パッキンハウジング３の第１側壁５に当接されるのに対し、第２アセンブリ９ｂは、シールリング７の一部を形成して、さらに別のシールリング７に当接されている。そのため、第２アセンブリ９ｂは、シールリング７にばね力Ｆを加え、この力は、封止面１２に対してばね力Ｆの方向にシールリング７を押圧する。リング形磁石キャリア１１ａ、および第２アセンブリ９ｂを有するシールリング７は、非強磁性材料からなる。

【0025】

図４に示すシールアセンブリ１は、軸方向Ａに隣り合って配置されている２つのシールリング７を備え、また、第１アセンブリ９ａおよび第２アセンブリ９ｂを有するばね具９を備えている。第１アセンブリ９ａは、パッキンハウジング３の第１側壁５に配置されている。第２アセンブリ９ｂは、シールリング７と永久磁石１０ｂとの組み合わせによって形成されている。第２アセンブリ９ｂは、シールリング７にばね力Ｆを加え、この力は、封止面１２に対してばね力Ｆの方向に右側に配置されているシールリング７を押圧する。パッキンハウジング３、および第２アセンブリ９ｂを有するシールリング７は、非強磁性材料からなる。

【0026】

図１０に示すシールアセンブリ１は、１つのシールリング７を備え、第１アセンブリ９ａおよび第２アセンブリ９ｂを有するばね具９を備えている。第１アセンブリ９ａは、パッキンハウジング３の第１側壁５に配置されている。第２アセンブリ９ｂは、シールリング７と永久磁石１０ｂとの組み合わせによって形成されている。第２アセンブリ９ｂは、シールリング７にばね力Ｆを加え、この力は、封止面１２に対してばね力Ｆの方向に右側に配置されているシールリング７を押圧する。パッキンハウジング３、および第２アセンブリ９ｂを有するシールリング７は、非強磁性材料からなる。

【0027】

図１１は、第１、第２および第３のセグメント部品７ｂ、７ｃ、７ｄを備えかつ筒状ばね７ａによって包囲されているシールリング７の一例を示す。３つのセグメント部品７ｂ，７ｃ，７ｄは、ジョイント７ｆを介して相互に変位可能に取り付けられ、各セグメントは、１つのジョイント７ｅをそれぞれ有している。筒状ばね７ａのばね力は、封止面７ｇがピストンロッド２に対して予圧を有し、ピストンロッド２に向けて押圧される、との結果をもたらす。図２に示すシールアセンブリ１は、例として、図１１に示すような２つのシールリング７を有することができる。ばね具９によって加えられるばね力Ｆが大きすぎると、シールリング７のセグメント部品７ｂ，７ｃ，７ｄが移動できなくなり、ピストンロッド２に対するシールリング７の支持が非対称になるか、全く支持されなくなる。その結果、摩耗の増大、非対称摩耗、または非気密性の増大をもたらす。図２では、ばね具９は、相互の間隔Ｆ１を有している。図１２は、間隔Ｆ１の場合にばね力を示す。ばね力Ｆの非線形経路は、間隔Ｆ１の場合にばね力が比較的低いためにシールリング７のセグメント部品７ｂ，７ｃ，７ｄの相互移動が阻止されない、との利点を有している。シールリング７が軸方向Ａに移動Ｂした結果、変位すると、図１２から明らかなように間隔Ｆ１が小さくなり、シールリング７に作用するばね力Ｆが超比例的に上昇する。このため、２つのシールリング７間、またはシールリング７と第２側壁６との間に、小さい半径方向の隙間しか形成されず、ばね力Ｆが増大した結果、２つのシールリング７が、図２に示す位置に再び戻ることになる。そのため、本発明によるシールアセンブリ１は、２つのシールリング７間またはシールリング７と第２側壁６との間の半径方向の隙間の形成または少なくとも幅が低減し、シールリング７の半径方向の移動が全くまたはわずかしか阻止されない、との利点を有している。

【0028】

シールリング７は、多くの可能な方法により構成してもよく、具体的には、一部品であってもよい。油かきリング８も、多くの可能な方法によって構成してもよく、具体的には、セグメント化された形態または一部品であってもよい。

【0029】

図４に示すシールアセンブリ１に関し、第１アセンブリ９ａの磁石１０ａは電磁石として形成され、第２アセンブリ９ｂの磁石１０ｂは永久磁石として形成されている。更に別の実施形態では、第１および第２のアセンブリ９ａ，９ｂの磁石１０ａ，１０ｂの少なくとも１つ、好ましくは両磁石１０ａ，１０ｂが、電磁石に流れる電流によって磁気作用を生成する電磁石として形成されている。ある構成では、相応の一定の磁気作用を生成するように、一定の電流が電磁石に流れる。特に有利な構成では、シールアセンブリ１は、第１アセンブリ９ａの第１制御リード線１５ａ及び又は第２アセンブリ９ｂの第２制御リード線１５ｂとセンサ１５ｄのリード線１５ｃとを有する調整器１５を備えている。センサ１５ｄは、ばね力Ｆや第１および第２のアセンブリ９ａ，９ｂ間の間隔Ｆ１、即ち、ピストン式圧縮機の回転速度もしくはピストンロッド２のストロークなど他の状態変数等を測定するために使用される。より有利には、第１および／または第２のアセンブリ９ａ，９ｂの電磁石１０ａ，１０ｂが、所定の理想値、例えば、ばね力Ｆまたは２つのアセンブリ９ａ，９ｂ間の間隔Ｆ１の理想値が観察されるように制御される。ある有利な構成では、ばね力Ｆが速度に応じて制御される。そのため、ピストンロッド２の回転速度または例として移動が追加のセンサにより検出され、ばね具９により作動するばね力Ｆが回転速度に応じて制御される。

【0030】

ここで、この種の調整の例示的な実施形態を、詳細に説明する。図４に示すシールアセンブリに関し、第１アセンブリ９ａの磁石１０ａは電磁石であり、第２アセンブリ９ｂの磁石１０ｂは永久磁石である、と想定する。電磁石１０ａには、調整器１５および制御器１５ｅにより制御リード線１５ａを介して電流が供給される。ピストン式圧縮機の回転速度は、センサ１５ｄを用いて測定され、その信号は、リード線１５ｃを介して調整器１５に供給される。電磁石１０ａの電流または電磁石１０ａによって発生する磁場は、速度が増すにつれて増大し、または速度が低下するにつれて減少する。それにより、ばね具９のばね特性が変更される。図１２に示すように、電磁石１０ａの磁場が増大すると、ばね特性Ｆ’が上側に変位する。これに対し、磁場が減少すると、ばね特性Ｆ’’は下側に変位する。ピストン式圧縮機の回転速度が増大すると、シールリング７に軸方向Ａに作用する力も増大する。シールリング７の軸方向Ａへの変位に対抗するため、Ｆ’で示すようにばね特性が上昇すると、間隔Ｆ１の場合に作用するばね力が、値Ｆ１０から値Ｆ１１に上昇する。ピストン式圧縮機の速度が低下すると、電磁石１０ａの電流が減少するため、ばね特性は再び一定の速度から経路Ｆを有し、ばね力は間隔Ｆ１で値Ｆ１０を有するようになる。

【0031】

図４に示すシールアセンブリ１は、少なくとも１つのパッキンチャンバと、磁性ばね具９とを備えている。磁性ばね具９は、電磁石１０ａと、パッキンチャンバ４内に軸方向に順に配置された少なくとも１つのパッキンリング７８とを備えている。ここで、ピストン式圧縮機の状態変数が測定され、電磁石１０ａは状態変数に応じて制御される。こうして、磁性ばね具９によってパッキンリング７８に加えられるばね力Ｆが、状態変数に応じて変更される。

【0032】

ピストン式圧縮機の回転速度は、例えば、状態変数として測定される。ここで、ばね力Ｆは、速度が増すと増大し、速度が低下すると減少する。ピストン２の速度も、例として、状態変数として測定することができる。

【0033】

図１から図４および図１０は、単一のチャンバディスク３を備えたシールアセンブリ１をそれぞれ示している。しかしながら、複数のチャンバディスク３を軸方向Ａに順に配置し、好ましくは、ばね具９と少なくとも１つのパッキンリング７８とを各チャンバディスク３に配置するように、シールアセンブリ１を構成してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】