(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-20
(54)【発明の名称】シール並びにその作製方法及び使用方法
(51)【国際特許分類】
F16J 15/18 20060101AFI20240912BHJP
F16J 15/3232 20160101ALI20240912BHJP
F16J 15/3236 20160101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
F16J15/18 A
F16J15/18 C
F16J15/3232 101
F16J15/3232 201
F16J15/3236
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518991
(86)(22)【出願日】2022-09-30
(85)【翻訳文提出日】2024-04-02
(86)【国際出願番号】 US2022077344
(87)【国際公開番号】W WO2023056416
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】63/261,960
(32)【優先日】2021-10-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500149223
【氏名又は名称】サン－ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ， Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】３１５００ Ｓｏｌｏｎ Ｒｏａｄ Ｓｏｌｏｎ， ４４１３９ ＯＨ ＵＳＡ
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ダウンズマイケル ディー．
(72)【発明者】
【氏名】スターク，コルビー
【テーマコード（参考）】
3J006
3J043
【Ｆターム（参考）】
3J006AB03
3J006AE25
3J006AE31
3J006CA03
3J043AA11
3J043AA15
3J043BA07
3J043CA02
3J043CA08
3J043CB13
3J043CB20
(57)【要約】
【解決手段】 シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを含む本体を含む、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向インサートであって、第１のリップ上の半径方向付勢力が、第２のリップ上の半径方向付勢力から分離されている、浮動円周方向インサートと、を含む、シール。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、
前記第１のリップ及び前記第２のリップのうちの一方に隣接して前記環状凹部内に配置された円周方向ばねと、
浮動円周方向インサートであって、前記第１のリップ上の半径方向付勢力が、前記第２のリップ上の半径方向付勢力から分離されている、浮動円周方向インサートと、を備える、シール。
【請求項2】
シールアセンブリであって、第１の部材と、
第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に半径方向に配置されたシールであって、前記シールが、
環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、
前記第１のリップ及び前記第２のリップのうちの一方に隣接して前記環状凹部内に配置された円周方向ばねと、
浮動円周方向インサートであって、前記第１のリップ上の半径方向付勢力が、前記第２のリップ上の半径方向付勢力から分離されている、浮動円周方向インサートと、を備える、シールと、を備える、シールアセンブリ。
【請求項3】
シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、
前記第１のリップ及び前記第２のリップのうちの一方に隣接して前記環状凹部内に配置された円周方向ばねと、
浮動円周方向インサートと、
前記第１のリップ及び前記第２のリップのうちの他方に隣接して前記環状凹部内に配置された第２の円周方向インサートと、を備える、シール。
【請求項4】
前記環状ジャケットが、前記第１のリップ及び前記第２のリップのうちの他方に隣接して前記環状凹部内に配置された第２の円周方向インサートを更に備える、請求項１又は２に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項5】
前記円周方向ばねが、前記第１のリップ又は前記第２のリップに対して０．１～１０００Ｎ／ｍｍの半径方向付勢力を提供する、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項6】
前記第２の円周方向インサートが、前記第１のリップ又は前記第２のリップに対して０．１～１０００Ｎ／ｍｍの半径方向付勢力を提供する、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項7】
前記第１のリップに対する前記半径方向付勢力が、前記第２のリップに対する前記半径方向付勢力と異なる、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項8】
前記第１のリップが、前記第２のリップの半径方向外側に位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項9】
前記第１のリップ又は前記第２のリップのうちの少なくとも１つが、半径方向に配向されたフランジを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項10】
前記第２の円周方向インサートが、半径方向に配向されたフランジを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項11】
前記環状凹部が、前記浮動円周方向インサートと前記第２の円周方向インサートとの間に空隙を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項12】
前記第２の円周方向インサートが、第２の円周方向ばねを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項13】
前記浮動円周方向インサートが、前記円周方向ばねに接触している、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項14】
前記浮動円周方向インサートが、前記円周方向ばねに接触する座部を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール又はシールアセンブリ。
【請求項15】
前記空隙が、前記環状凹部の体積の５％以上～５０％以下の体積を有する、請求項１１に記載のシール又はシールアセンブリ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、シールに関し、より具体的には、環状シール、又は圧力条件に配置されるように適合されたシールに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0002】
シールは、流体（液体、気体、スラリーなど）を互いに分離するために環境内で使用される。多くの場合、これらのシールは、高圧条件下又は振動下で繰り返し圧縮及び拡張するばねを含み得る。多くの場合、これらのばねは、時間の経過とともに破損することがあり、その結果、シール全体が使用中に無効になる。産業において、動作有効性を維持し、かつ経時的なシール破損を回避しながら、高圧及び高振動条件に耐えることができる改良されたシールに対する需要が継続している。
【0003】
本明細書の実施形態の態様は、シールアセンブリであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを含む本体を含む、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向の第２の円周方向インサートであって、第１のリップ上の半径方向付勢力が、第２のリップ上の半径方向付勢力から分離され得る、浮動円周方向の第２の円周方向インサートと、を含む、シールアセンブリを含み得る。
【0004】
本明細書の実施形態の態様は、シャフトアセンブリであって、シャフトと、ハウジングと、シャフトとハウジングとの間に半径方向に配置されたシールであって、シールが、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを含む本体を含む、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向の第２の円周方向インサートであって、第１のリップ上の半径方向付勢力が、第２のリップ上の半径方向付勢力から分離され得る、浮動円周方向の第２の円周方向インサートと、を含む、シールと、を含む、シャフトアセンブリを含み得る。
【0005】
本明細書の実施形態の態様は、シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを含む本体を含む、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向の第２の円周方向インサートと、第１のリップ及び第２のリップのうちの他方に隣接して環状凹部内に配置された第２の円周方向インサートと、を含む、シールを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0006】
実施形態は、例として示されており、添付の図面に限定されることを意図しない。
【0007】
【0008】
当業者は、図中の要素が簡略化及び明瞭化を目的として例解されており、必ずしも縮尺どおりに描画されていないことを理解されたい。例えば、図中の一部の要素の寸法は、本発明の実施形態の理解を向上させるのに役立つように、他の要素に対して誇張されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示の理解を補助するために提供される。以下の考察は、教示の特定の実施態様及び実施形態に焦点を当てている。この焦点は、教示を説明するのを助けるために提供されており、教示の範囲又は適用性に関する限定として解釈されるべきではない。しかしながら、本出願に開示される教示に基づいて他の実施形態を使用することができる。
【0010】
「備える、含む（comprises）」、「備える、含む（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（has）」、「有する（having）」という用語、又はそれらの任意の他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図している。例えば、特徴のリストを含む方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されるものではないが、明示的に列挙されていない他の特徴、又はそのような方法、物品、若しくは装置に固有の他の特徴を含み得る。更に、矛盾する記載がない限り、「又は（or）」は、包含的なｏｒを指し、排他的なｏｒを指すのではない。例えば、条件Ａ又はＢは、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（又は存在し）、Ｂが偽である（又は存在しない）、Ａが偽であり（又は存在せず）、Ｂが真である（又は存在する）、及び、ＡとＢとの両方が真である（又は存在する）。
【0011】
また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書に記載の要素及び構成要素を説明するために用いられる。これは、単に便宜上、及び本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、そうでないことを意味することが明らかでない限り、１つ、少なくとも１つ、又は単数形が複数形も含むものとして、又はその逆として理解されるべきである。例えば、単一の物品が本明細書に記載されている場合、単一の物品の代わりに２つ以上の物品を使用することができる。同様に、２つ以上の物品が本明細書に記載されている場合、その２つ以上の物品を単一の物品に置き換えることができる。
【0012】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び実施例は、例解的であるに過ぎず、限定的であることを意図しない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料及び処理行為に関する多くの詳細は従来どおりであり、シーリングの技術分野における教科書及び他の情報源に見出すことができる。
【0013】
図１Ａは、一実施形態によるシールの断面透視図を含む。最初に図１Ａを参照すると、本明細書に説明される一部の実施形態によるシール１００は、概して、ジャケット１０２と、ばね１０８と、浮動インサート１３０と、第２の円周方向インサート１２２とを含むことができる。ジャケット１０２は、環状凹部１０６を画定する、ヒール１１６、第１のリップ１１２、及び第２のリップ１１４を有する、本体１０４を含むことができる。いくつかの実施形態では、ばね１０８を環状凹部１０６内に配置することができる。更に、いくつかの実施形態では、第２の円周方向インサート１２２を環状凹部１０６内に配置することができる。
【0014】
高圧用途で示されるような負荷条件下では、ばね１０８は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４に接触するか、更にはそれを押すように、シール１００の軸方向又は半径方向のうちの少なくとも１つに変形し得る。ばね１０８の反対側の端部は、浮動インサート１３０によって同時に付勢され、かつリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つを更に付勢することができる。更に、第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２の他方のリップ１１２、１１４に接触するか、更にはそれを押すように、シール１００の軸方向又は半径方向のうちの少なくとも１つに変形し得る。したがって、リップ１１２、１１４は、アセンブリ内のそれぞれ隣接する第１及び第２の部材に対して外向きの力を提供することができる。一方で、第１の部材と第２の部材との間で圧縮されたリップ１１２及び１１４は、シール１００の軸方向高さを横切る方向にばね１０８及び第２の円周方向インサート１２２を付勢することができ、したがって、概して４つの付勢力方向、すなわち２つの内向き軸方向力及び２つの対向する外向き軸方向力を生成する。ばね１０８及び浮動インサート１３０によってリップ１１２、１１４のいずれかに与えられる力は、第２の円周方向インサート１２２によってリップ１１２、１１４の他方に与えられる力とは異なっていてもよい。したがって、リップ１１２、１１４のいずれかにかかる力は、リップ１１２、１１４の他方にかかる力から分離され得る。換言すれば、各リップ１１２、１１４は、アセンブリ内で互いに独立して付勢することができる。更に、第２の円周方向インサート１２２とシール１００の他の構成要素との間の空隙に起因して、ばね１０８は、隔離され、その初期設置状態よりも大きく圧縮及び応力を受けることがなく、疲労破壊を低減することができる。説明した付勢力は、特定の用途においてばねに対して間接的に負荷され得ることに留意されたい。
【0015】
シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、シーリング技術における任意の適切な材料から形成され得る。特定の実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、少なくとも部分的にポリマーを含むことができる。ポリマーは、ポリケトン、ポリアラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアミドイミド、超高分子量ポリエチレン、フルオロポリマー、ポリベンズイミダゾール、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate、ＰＢＴ）、ポリプロピレン（polypropylene、ＰＰ）、ポリカーボネート（polycarbonate、ＰＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（Acrylonitrile butadiene styrene、ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）、ポリイミド（polyimide、ＰＩ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（polyetheretherketone、ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（polyethylene、ＰＥ）、ポリスルホン、ポリアミド（polyamide、ＰＡ）、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド（polyphenylene sulfide、ＰＰＳ）、ポリウレタン、ポリエステル、液晶ポリマー（liquid crystal polymer、ＬＣＰ）、又はそれらの任意の組み合わせを含む群から選択され得る。ポリマーは、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーであり得る。一実施形態では、ジャケット１０２は、フルオロポリマーを含むか、又は更には本質的にそれからなり得る。例示的なフルオロポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene、ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（polyamide－imide、ＰＡＩ）、フッ素化エチレンプロピレン（fluorinated ethylene propylene、ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride、ＰＶＤＦ）、ペルフルオロアルコキシ（perfluoroalkoxy、ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデン（tetrafluoroethylene，a hexafluoropropylene and vinylidene fluoride、ＴＨＶ）のターポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン（polychlorotrifluoroethylene、ＰＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ethylene tetrafluoroethylene copolymer、ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer、ＥＣＴＦＥ）、又はそれらの任意の組み合わせが含まれる。他のフルオロポリマー、ポリマー、及びブレンドが、ジャケット１０２の組成物に含まれ得る。別の特定の実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、超高分子量ポリエチレン（ultra－high－molecular－weight polyethylene、ＵＨＭＷＰＥ）などのポリエチレン（ＰＥ）を少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれからなることができる。別の特定の実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、熱可塑性エラストマー炭化水素ブロックコポリマー、ポリエーテル－エステルブロックコポリマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー、熱可塑性加硫物、オレフィン系コポリマー、オレフィン系ターポリマー、ポリオレフィンプラストマー、又はそれらの組み合わせを含み得る。一実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、例えば、スチレン－ブタジエン、スチレン－イソプレン、それらのブレンド又は混合物などのスチレン系ブロックコポリマーを含み得る。例示的なスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン－ブタジエン－スチレン（styrene－butadiene－styrene、ＳＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレン（styrene－isoprene－styrene、ＳＩＳ）、スチレン－エチレンブチレン－スチレン（styrene－ethylene butylene－styrene、ＳＥＢＳ）、スチレン－エチレンプロピレン－スチレン（styrene－ethylene propylene－styrene、ＳＥＰＳ）、スチレン－エチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン（styrene－ethylene－ethylene－butadiene－styrene、ＳＥＥＢＳ）、スチレン－エチレン－エチレン－プロピレン－スチレン（styrene－ethylene－ethylene－propylene－styrene、ＳＥＥＰＳ）、スチレン－イソプレン－ブタジエン－スチレン（styrene－isoprene－butadiene－styrene、ＳＩＢＳ）、又はそれらの組み合わせなどのトリブロックスチレン系ブロックコポリマー（styrenic block copolymer、ＳＢＣ）が挙げられる。市販の例としては、いくつかのグレードのＫｒａｔｏｎ（商標）及びＨｙｂｒａｒ（商標）樹脂が含まれる。一実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、アクリロニトリル－ブタジエン（Acrylonitrile－Butadiene、ＮＢＲ）、カルボキシル化ニトリル（Carboxylated Nitrile、ＸＮＢＲ）、エチレンアクリレート（Ethylene Acrylate、ＡＥＭ、Ｖａｍａｃ（登録商標））、エチレンプロピレンゴム（Ethylene Propylene Rubber、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（Butyl Rubber、ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（Chloroprene Rubber、ＣＲ）、フルオロカーボン（Fluorocarbon、ＦＫＭ、ＦＰＭ）、フルオロシリコーン（Fluorosilicone、ＦＶＭＱ）、水素化ニトリル（Hydrogenated Nitrile、ＨＮＢＲ）、パーフルオロエラストマー（Perfluoroelastomer、ＦＦＫＭ）、ポリアクリレート（Polyacrylate、ＡＣＭ）、ポリウレタン（Polyurethane、ＡＵ、ＥＵ）、シリコーンゴム（Silicone Rubber、Ｑ、ＭＱ、ＶＭＱ、ＰＶＭＱ）、テトラフルオロエチレン－プロピレン（Tetrafluoroethylene－Propylene、ＡＦＬＡＳ（登録商標））（ＦＥＰＭ）のうちの少なくとも１つを含む、エラストマーを含み得る。
【0016】
一実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、潤滑性材料で処理、含浸、充填、又はコーティングされ得る。例示的な潤滑性材料としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、グラフェン、膨張グラファイト、硝酸ホウ素、タルク、フッ化カルシウム、又はそれらの任意の組み合わせが含まれる。更に、潤滑性材料は、アルミナ、シリカ、二酸化チタン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素、マイカ、ウォラストナイト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、カーボンブラック、顔料、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【0017】
一実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、少なくとも部分的に金属を含むことができる。ある特定の実施形態によれば、金属は、鉄、銅、チタン、スズ、アルミニウム、それらの合金を含んでもよく、又は別の種類の金属であってもよい。一実施形態では、シール１００（ジャケット１０２、ばね１０８、浮動インサート１３０、又は第２の円周方向インサート１２２のうちの少なくとも１つを含む）は、金属（アルミニウム、亜鉛、銅、マグネシウム、スズ、白金、チタン、タングステン、鉄、青銅、鋼、ばね鋼、ステンレス鋼など）、金属合金（列挙された金属を含む）、陽極酸化金属（列挙された金属を含む）、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【0018】
シール１００は、０．２５４ｍｍ～２５，０００ｍｍの内径を有し得る。シール１００は、０．５ｍｍ～４０，０００ｍｍの外径を有し得る。シール１００は、０．２４ｍｍ～４０，０００ｍｍの高さを有し得る。
【0019】
上述したように、シール１００は、ジャケット１０２を含み得る。ジャケット１０２は、環状凹部１０６を画定する複数のリップ１１２、１１４を含み得る。特定の事例では、リップ１１２及び１１４は、本体１０４のヒール１１６から延在することができる。特定の実施形態では、リップ１１２及び１１４は、互いに対して概して同じ方向にヒール１１６から延在することができる。一実施形態では、第１のリップ１１２は、第２のリップ１１４の半径方向外側に位置し得る。一実施形態では、第１のリップ１１２は、第２のリップ１１４の半径方向内側に位置し得る。別の特定の実施形態では、リップ１１２及び１１４は、互いに対して平行に延在することができる。任意選択の実施形態では、リップ１１２及び１１４のいずれか又は両方は、研磨材料若しくは粘性材料、又は汚れ、破片、及び環境流体などの環境構成要素を封止するためのスクレーパ界面を提供するように適合されたスカイビングされたリップ（図示せず）を含むことができる。特定の実施形態では、ヒール１１６は、シール１００がアセンブリ内のハードウェアに対して回転することを防止するために、ハードウェア（例えば、バルブハウジング又はシャフト）に固定され得るフランジ（図示せず）を含むことができる。
【0020】
一実施形態では、リップ１１２及び１１４のうちの少なくとも１つは、ヒール１１６から延在する略平面であり得る。一実施形態では、リップ１１２及び１１４のうちの少なくとも１つは、環状凹部１０６から離れる方向にそれぞれのリップ１１２又は１１４から外向きに延在する半径方向バルジを含むことができる。半径方向バルジは、シール１００の全周にわたって延在し得る。上述のスカイビングされたリップと同様に、半径方向バルジは、より低い摩擦抵抗を示しながら、材料の進入又は退出を防止し得る。別の実施形態では、リップ１１２又は１１４のうちの一方は、スカイビングされたリップを含むことができ、他方のリップ１１２又は１１４は、半径方向バルジを含むことができる。
【0021】
図示されるように、ジャケット１０２のリップ１１２及び１１４は、シール構成要素の設置後に外向きに曲がることができる。ばね１０８の設置後、リップ１１２及び１１４のうちの少なくとも１つは、ばね１０８又は第２の円周方向インサート１２２によって提供される半径方向付勢力によって外向きに付勢される、断面で見て弓形部分を含むことができる。シール構成要素の設置後、リップ１１２及び１１４のうちの少なくとも１つは、断面で見て直線又は平面であり得、ばね１０８又は第２の円周方向インサート１２２によって提供される半径方向付勢力によって外向きに付勢される。
【0022】
一実施形態では、第１のリップ１１２又は第２のリップ１１４のうちの少なくとも１つは、半径方向に配向されたフランジ１２１を含み得る。一部の実施形態では、半径方向に配向されたフランジ１２１は、断面で見て弓形であり得る。一部の実施形態では、半径方向に配向されたフランジ１２１は、断面で見て直線又は平面であり得る。半径方向に配向されたフランジ１２１は、環状凹部１０６内のフランジの内側に半径方向縁部を含み得る。
【0023】
一実施形態では、ヒール１１６は、シール１００の軸方向に測定したときに、リップ１１２及び１１４の半径方向の厚さとほぼ同じ厚さを有し得る。別の実施形態では、ヒール１１６は、拡張された厚さを有し得る。すなわち、ヒール１１６は、環状凹部１０６からジャケット１０２の後面１１８まで測定して、ばね１０８の直径の少なくとも２０％、例えば、ばねの直径の少なくとも３０％、ばねの直径の少なくとも４０％、ばねの直径の少なくとも５０％、ばねの直径の少なくとも６０％、ばねの直径の少なくとも７０％、ばねの直径の少なくとも８０％、ばねの直径の少なくとも９０％、又はばねの直径の更には少なくとも１００％である、幅を有し得る。別の実施形態では、ヒール１１６は、ばね１０８の直径の１０００００％以下の幅を有することができる。
【0024】
一実施形態では、シール１００の後面１１８は、概ね直線状又は平面状であり得る。すなわち、後面１１８は、最小の表面起伏及び偏差を有する平面に概ね沿って位置し得る。より具体的な実施形態では、ジャケット１０２の後面１１８は、平面であり得る。以下でより詳細に説明するように、平坦な、又は概ね平坦な後面１１８は、隣接するシール間の接触の改善を容易にし、それによって、より良好なシール特性を提供し得る。
【0025】
図１Ａに示すように、ばね１０８は、ジャケット１０２の環状凹部１０６内に少なくとも部分的に配置することができる。ばね１０８は、ジャケット１０２の環状凹部１０６内で円周方向に配向された円周方向ばねであり得る。一実施形態では、ばね１０８は、第１のリップ１１２に沿って、隣接して、又は直接隣接して配置され得る。一実施形態では、ばね１０８は、第２のリップ１１４に沿って、隣接して、又は直接隣接して配置され得る。一実施形態では、図１Ａに示すように、ばね１０８は、ジャケット１０２の凹部１０６内の第１のリップ１１２に直接隣接して位置するばねであり得る。
【0026】
一実施形態では、ばね１０８は、環状凹部１０６の深さの１５０％未満、例えば、環状凹部１０６の深さの１００％未満、又は更には環状凹部１０６の深さの７５％未満の直径を有し得る。一実施形態では、ばね１０８の直径は、環状凹部１０６の深さの１０％以上であり得る。
【0027】
ばね１０８は、断面で見て弓形であり得る。一部の実施形態では、ばね１０８は、断面で見て直線又は平面であり得る。図１Ａに示すように、ばね１０８は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つに接触し得る。一実施形態では、ばね１０８は、軸方向においてリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。一実施形態では、ばね１０８は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジのうちの少なくとも１つに接触し得る。図１Ａに示すように、ばね１０８は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つに接触し得る。一実施形態では、ばね１０８は、軸方向においてリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。ばね１０８は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つの内側軸方向縁部に接触し得る。
【0028】
本明細書に記載の少なくとも１つの実施形態で想定されるように、ばね１０８は、複数のコイルを有する螺旋ばねに形成されたある長さの材料を含むことができる。一実施形態では、ばね１０８は、少なくとも２つのコイル、例えば、少なくとも３つのコイル、少なくとも４つのコイル、少なくとも５つのコイル、少なくとも１０個のコイル、少なくとも１００個のコイル、少なくとも２００個のコイル、少なくとも３００個のコイル、少なくとも４００個のコイル、少なくとも５００個のコイル、又は更には少なくとも１０００個のコイルを含むことができる。ばね１０８を形成する材料の長さは、多角形又は楕円形の断面を有することができる。例えば、一実施形態では、ばね１０８は、円形ワイヤから形成され得る。別の実施形態では、ばね１０８は、複数のコイルに巻かれた材料のリボンから形成され得る。ばね１０８のコイルは、互いに隣接していてもよいし、部分的に重なっていてもよい。特定の事例では、コイルは、互いに平行であり得る。別の事例では、コイルは、互いに対して傾くことができる。すなわち、コイルは、角度的にオフセットされ、かつ互いに対して角度付けされ得る。
【0029】
弛緩状態では、ばね１０８は、略円形の断面を有し得る。すなわち、ばね１０８は、上述したように螺旋ばねであり得る。他の実施形態では、ばね１０８は、略多角形の断面プロファイルを画定し得る。より具体的な実施形態では、ばね１０８は、略Ｔ字形の断面プロファイルを有し得る。別の実施形態では、ばね１０８は、楕円形の断面を有し得る。例えば、図示されていない実施形態では、ばね１０８は、卵形又は円形の断面プロファイルを有し得る。更に別の実施形態では、ばね１０８の断面は、部分的に楕円形及び部分的に多角形であり得る。すなわち、ばね１０８の断面は、直線部分と弓形部分とを有し得る。ばね１０８のコイルを形成するワイヤは、断面が長方形、正方形、円形、楕円形、又はキーストーンであり得る。ばね１０８のコイルを形成するワイヤは、０．０２５ｍｍ～２５．４ｍｍのピッチで回転し得る。ばね１０８のコイルを形成するワイヤは、０．０２５ｍｍ～２５．４ｍｍのワイヤ直径を有し得る。ばね１０８のコイルを形成するワイヤは、０．０５ｍｍ～４０，０００ｍｍのばね直径を有し得る。
【0030】
一実施形態では、ばね１０８は、シール１００の全周にわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、ばね１０８は、シール１００の全周にわたって均一な形状及び材料特性を有し得る。別のより具体的な実施形態では、ばね１０８は、シール１００の円周にわたって様々な形状又は材料選択を有し得る。別の実施形態では、ばね１０８は、シール１００の周囲の一部分のみにわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、ばね１０８は、少なくとも部分的に互いに離間した複数のばね１０８を含み得る。そのような実施形態では、隣接するばね１０８の間に円周方向の空間があり得る。
【0031】
ばね１０８は、少なくとも部分的に、鋼、又は更により具体的にはばね鋼などの金属を含むか、又は更には本質的にそれからなることができる。金属は、腐食又は環境暴露からの別の望ましくない影響を防止するために、コーティング又は表面処理され得る。別の実施形態では、ばね１０８は、例えば、Ｅｌｉｇｌｏｙ、Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、又はそれらの組み合わせを少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれらからなることができる。
【0032】
更に別の実施形態では、ばね１０８は、コバルト、クロム、ニッケル、鉄、モリブデン、マンガン、又はそれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態では、ばね１０８は、少なくとも１０重量％のコバルト、例えば、少なくとも２０重量％のコバルト、少なくとも２５重量％のコバルト、少なくとも３０重量％のコバルト、少なくとも３５重量％のコバルト、又は更には少なくとも４０重量％のコバルトを含むことができる。ばね１０８は、１２００ＭＰａ未満、例えば、１１００ＭＰａ未満、１０００ＭＰａ未満、又は更には９００ＭＰａ未満の降伏強度を有することができる。特定の事例では、ばね１０８は、その特性を向上させるために熱処理又は表面処理され得る。
【0033】
ばね１０８は、ジャケット１０２に対して付勢力を提供し得る。具体的には、ばね１０８は、第１のリップ１１２又は第２のリップ１１４のうちの少なくとも１つに接触し、かつそれに対して外向き半径方向付勢力を提供し得る。特定の実施形態では、リップ１１２、１１４に対するばね１０８の付勢力は、少なくとも０．００１Ｎ／ｍｍ２、例えば、少なくとも０．０１Ｎ／ｍｍ２であり得る。別の実施形態では、付勢力は、１０００Ｎ／ｍｍ２未満、例えば、５００Ｎ／ｍｍ２未満、４００Ｎ／ｍｍ２未満、３００Ｎ／ｍｍ２未満、２００Ｎ／ｍｍ２未満、１００Ｎ／ｍｍ２未満、５０Ｎ／ｍｍ２未満、２５Ｎ／ｍｍ２未満、又は更には１０Ｎ／ｍｍ２未満であり得る。いくつかの実施形態では、第１のリップ１１２に対する半径方向付勢力は、以下で更に詳細に説明するように、第２のリップ１１４に対する半径方向付勢力と異なっていてもよい。
【0034】
高圧用途において示されるような軸方向負荷条件下で、ばね１０８は、無負荷位置から負荷位置へと変形し得る。一実施形態では、ばね１０８は、弛緩状態で測定されるような無負荷内径ＤＵと、動作状態で測定される最小負荷内寸ＤＬとを有し得、これらは互いに異なる。特定の実施形態では、ＤＵ／ＤＬは、少なくとも１．０１、例えば、少なくとも１．０５、少なくとも１．１、少なくとも１．１５、少なくとも１．２、又は更には少なくとも１．２５であり得る。別の特定の実施形態では、ＤＵ／ＤＬは、１０．０以下、例えば、５．０以下、４．０以下、３．０以下、２．０以下、１．７５以下、１．５以下、又は更には少なくとも１．３であり得る。ＤＵ／ＤＬがばね撓みの比を規定するので、ＤＵ／ＤＬは、環状凹部１０６の調整、形状、若しくは材料選択、又は更にはばね１０８の形状、設計、若しくは材料選択によって調整され得る。
【0035】
図１Ａに示すように、シール１００は、浮動インサート１３０を更に含み得る。一実施形態では、浮動インサート１３０は、シール１００の全周にわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、浮動インサート１３０は、シール１００の全周にわたって均一な形状及び材料特性を有し得る。別のより具体的な実施形態では、浮動インサート１３０は、シール１００の円周にわたって様々な形状又は材料選択を有し得る。別の実施形態では、浮動インサート１３０は、シール１００の周囲の一部分のみにわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、浮動インサート１３０は、少なくとも部分的に互いに離間した複数の浮動インサート１３０を含み得る。そのような実施形態では、隣接する浮動インサート１３０の間に円周方向の空間があり得る。
【0036】
特定の事例では、浮動インサート１３０は、ＵＨＭＷＰＥ若しくはＰＴＦＥなどのフルオロポリマー、又はＰＥＥＫなどの材料を少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれらからなっていてもよい。浮動インサート１３０は、鋼などの金属を少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれからなってもよい。
【0037】
一実施形態では、浮動インサート１３０は、概ね多角形の断面を有することができる。例えば、浮動インサート１３０は、略三角形の断面、略四角形の断面、略五角形の断面、又は略直線状の側壁セグメントを含む任意の断面を有し得る。別の実施形態では、浮動インサート１３０は、概ね楕円形の断面を有することができる。更に別の実施形態では、浮動インサート１３０は、部分的に多角形及び部分的に楕円形の断面プロファイルを有し得る。すなわち、浮動インサート１３０は、弓形部分及び直線部分を有する、断面を有し得る。特定の事例では、浮動インサート１３０の断面プロファイルは、浮動インサート１３０の円周にわたって均一であり得る。別の特定の事例では、浮動インサート１３０の断面プロファイルは、浮動インサート１３０の円周にわたって一定でなくてもよい。例えば、浮動インサート１３０は、第１の円周方向場所において第１の断面プロファイルを有し、第２の円周方向場所において第２の断面プロファイルを有し得、第１及び第２の断面プロファイルは互いに異なる。これは、特定の又は不均一な圧力が予想される用途において有利であり得る。
【0038】
浮動インサート１３０は、シール１００に対する軸方向における浮動インサート１３０の高さに対するシール１００に対する半径方向における浮動インサート１３０の幅の比、すなわち幅／高さによって定義されるようなアスペクト比を有し得る。一実施形態では、浮動インサート１３０の幅／高さは、１．０以下、例えば、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下、０．２５以下、０．２以下、又は更には０．１５以下であり得る。別の実施形態では、浮動インサート１３０の幅／高さは、０．００１以上、例えば、０．０１以上、又は更には０．１以上であり得る。
【0039】
浮動インサート１３０は、断面で見て弓形であり得る。一部の実施形態では、浮動インサート１３０は、断面で見て直線又は平面であり得る。図１Ａに示すように、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つに接触し得る。一実施形態では、浮動インサート１３０は、軸方向においてリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。一実施形態では、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つに接触し得る。図１Ａに示すように、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。浮動インサート１３０は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つに接触する、第２の円周方向インサートフランジ１２５を含み得る。浮動インサート１３０は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つの内側軸方向縁部に接触し得る。
【0040】
特定の実施形態によれば、弛緩状態にあるときに、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２内で浮動し得る。すなわち、浮動インサート１３０は、内側の第２の円周方向インサート１２２及び／又はジャケット１０２から離間され得る。その結果、一実施形態では、環状凹部１０６は、浮動インサート１３０と第２の円周方向インサート１２２との間に空隙１４５を含み得る。空隙１４５の体積は、環状凹部１０６の体積の少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、例えば、少なくとも１５％、例えば、少なくとも２０％、又は例えば、少なくとも２５％であり得る。別の実施形態では、空隙１４５の体積は、環状凹部１０６の体積の５０％未満、例えば、４５％未満、４０％未満、３０％未満、２５％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、又は更には５％未満であり得る。
【0041】
一実施形態において、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２の環状凹部１０６内でばね１０８に接触するように配置され得る。一実施形態において、浮動インサート１３０は、ジャケット１０２の環状凹部１０６内のばね１０８のみに接触するように配置され得る。浮動インサート１３０は、ばね１０８に接触し、かつそれに対する支持を提供するように設計され得る、座部１３１を含み得る。
【0042】
例として、浮動インサート１３０の高さは、ばね１０８の（浮動インサートの座部１３１に隣接して配置された）内面の直径の１００％未満、例えば、直径の９９％未満、直径の９８％未満、直径の９７％未満、直径の９６％未満、直径の９５％未満、又は更には直径の９０％未満であり得る。別の実施形態では、浮動インサート１３０の高さは、内面の直径の１０％以上、例えば、直径の２５％以上、又は更には直径の５０％以上であり得る。
【0043】
浮動インサート１３０は、ばね１０８に対して付勢力を提供し得る。具体的には、浮動インサート１３０は、ばね１０８に接触し、かつそれに対して外向き半径方向付勢力を提供し得る。特定の実施形態では、ばね１０８に対する浮動インサート１３０の付勢力は、少なくとも０．００１Ｎ／ｍｍ２、例えば、少なくとも０．０１Ｎ／ｍｍ２であり得る。別の実施形態では、付勢力は、１０００Ｎ／ｍｍ２未満、例えば、５００Ｎ／ｍｍ２未満、４００Ｎ／ｍｍ２未満、３００Ｎ／ｍｍ２未満、２００Ｎ／ｍｍ２未満、１００Ｎ／ｍｍ２未満、５０Ｎ／ｍｍ２未満、２５Ｎ／ｍｍ２未満、又は更には１０Ｎ／ｍｍ２未満であり得る。
【0044】
更に図１Ａを参照すると、シール１００は、環状凹部１０６内に配置された第２の円周方向インサート１２２を含み得る。第２の円周方向インサート１２２は、環状凹部１０６の半径方向リップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つに沿って、隣接して、又は直接隣接して配置され得る。一実施形態において、第２の円周方向インサート１２２は、第１のリップ１１２に沿って、隣接して、又は直接隣接して配置され得る。一実施形態において、第２の円周方向インサート１２２は、第２のリップ１１４に沿って配置され得る。具体的には、第２の円周方向インサート１２２は、環状凹部１０６の表面を形成し得る。
【0045】
特定の事例では、第２の円周方向インサート１２２は、ＵＨＭＷＰＥ若しくはＰＴＦＥなどのフルオロポリマー、又はＰＥＥＫなどの材料を少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれらからなっていてもよい。第２の円周方向インサート１２２は、鋼などの金属を少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれからなってもよい。
【0046】
一実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、シール１００の全周にわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、シール１００の全周にわたって均一な形状及び材料特性を有し得る。別のより具体的な実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、シール１００の円周にわたって様々な形状又は材料選択を有し得る。別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、シール１００の周囲の一部分のみにわたって延在し得る。より具体的な実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、少なくとも部分的に互いに離間した第２の円周方向インサート１２２を含み得る。そのような実施形態では、隣接する第２の円周方向インサート１２２の間に円周方向の空間があり得る。
【0047】
一実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、概ね多角形の断面を有することができる。例えば、第２の円周方向インサート１２２は、略三角形の断面、略四角形の断面、略五角形の断面、又は略直線状の側壁セグメントを含む任意の断面を有し得る。別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、概ね楕円形の断面を有することができる。更に別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、部分的に多角形及び部分的に楕円形の断面プロファイルを有し得る。すなわち、第２の円周方向インサート１２２は、弓形部分及び直線部分を有する、断面を有し得る。特定の事例では、第２の円周方向インサート１２２の断面プロファイルは、第２の円周方向インサート１２２の円周にわたって均一であり得る。別の特定の事例では、第２の円周方向インサート１２２の断面プロファイルは、第２の円周方向インサート１２２の円周にわたって一定でなくてもよい。例えば、第２の円周方向インサート１２２は、第１の円周方向場所において第１の断面プロファイルを有し、第２の円周方向場所において第２の断面プロファイルを有し得、第１及び第２の断面プロファイルは互いに異なる。これは、特定の又は不均一な圧力が予想される用途において有利であり得る。
【0048】
第２の円周方向インサート１２２は、シール１００に対する軸方向における第２の円周方向インサート１２２の高さＨＩに対するシール１２２に対する半径方向における第２の円周方向インサート１２２の幅の比、すなわち幅／高さによって定義されるようなアスペクト比を有し得る。一実施形態では、第２の円周方向インサート１２２の幅／高さは、１．０以下、例えば、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下、０．２５以下、０．２以下、又は更には０．１５以下であり得る。別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２の幅／高さは、０．００１以上、例えば、０．０１以上、又は更には０．１以上であり得る。
【0049】
第２の円周方向インサート１２２は、断面で見て弓形であり得る。一部の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、断面で見て直線又は平面であり得る。図１Ａに示すように、第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つに接触し得る。一実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、軸方向においてリップ１１２、１１４のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。一実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つに接触し得る。図１Ａに示すように、第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つの実質的に全体に接触し得る。第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つに接触する半径方向に配向された第２の円周方向インサートフランジ１２５を含み得る。第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２のリップ１１２、１１４の環状フランジ１２１、１２３のうちの少なくとも１つの内側軸方向縁部に接触し得る。第２の円周方向インサートフランジ１２５は、第２の円周方向インサートの高さの少なくとも５％、例えば、少なくとも７％、例えば、少なくとも１０％、例えば、少なくとも１５％、又は例えば、少なくとも２０％であり得る、高さを有し得る。
【0050】
第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２に対して付勢力を提供し得る。具体的には、第２の円周方向インサート１２２は、第１のリップ１１２又は第２のリップ１１４のうちの少なくとも１つに接触し、かつそれに対して外向き半径方向付勢力を提供し得る。特定の実施形態では、リップ１１２、１１４に対する第２の円周方向インサート１１２の付勢力は、少なくとも０．００１Ｎ／ｍｍ２、例えば、少なくとも０．０１Ｎ／ｍｍ２であり得る。別の実施形態では、付勢力は、１０００Ｎ／ｍｍ２未満、例えば、５００Ｎ／ｍｍ２未満、４００Ｎ／ｍｍ２未満、３００Ｎ／ｍｍ２未満、２００Ｎ／ｍｍ２未満、１００Ｎ／ｍｍ２未満、５０Ｎ／ｍｍ２未満、２５Ｎ／ｍｍ２未満、又は更には１０Ｎ／ｍｍ２未満であり得る。
【0051】
更に別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２は、ジャケット１０２の環状凹部１０６内に、ばね１０８及び／又は浮動インサート１３０から離間して配置され得る。例として、第２の円周方向インサート１２２の高さは、浮動インサート１３０の（座部１３１の反対側に配置された）内面の直径の１００％未満、例えば、直径の９９％未満、直径の９８％未満、直径の９７％未満、直径の９６％未満、直径の９５％未満、又は更には直径の９０％未満であり得る。別の実施形態では、第２の円周方向インサート１２２の高さは、内面の直径の１０％以上、例えば、直径の２５％以上、又は更には直径の５０％以上であり得る。
【0052】
図１Ｂは、一実施形態によるシールの断面透視図を含む。図１Ｂの構成要素は、図１Ａにおいて上述したものと同じであり得る。図１Ｂを参照すると、第２の円周方向インサート１２２は、第２のばね１０８’と、第２の浮動インサート１３０’とを含み得る。第２のばね１０８’は、上述したように、形状、サイズ、材料、又は物理的特性において第１のばね１０８と同様であり得る。第２のばね１０８’は、上述のように、形状、サイズ、材料、又は物理的特性において、第１のばね１０８と異なっていてもよい。すなわち、ばね１０８、１０８’は、互いに異なっていてもよい。しかしながら、第１のばね１０８又は第２のばね１０８’は、ばね１０８に関して上述した特徴のうちのいずれかを含むことができる。例えば、第１又は第２のばね１０８、１０８’は、例えば、Ｅｌｇｉｌｏｙ、Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、鋼、又はそれらの組み合わせを少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれらからなることができる。第２の浮動インサート１３０’は、上述したように、形状、サイズ、材料、又は物理的特性において第１の浮動インサート１３０と同様であり得る。第２の浮動インサート１３０’は、上述したように、形状、サイズ、材料、又は物理的特性において、第１の浮動インサート１３０と異なっていてもよい。すなわち、浮動インサート１３０、１３０’は、互いに異なっていてもよい。しかしながら、浮動インサート１３０、１３０’は、ばね１０８に関して上述した特徴のうちのいずれかを含むことができる。例えば、浮動インサート１３０、１３０’は、例えば、ＰＥＥＫなどのポリマーを少なくとも部分的に含むか、又は更には本質的にそれからなることができる。
【0053】
図２は、一実施形態による、シールアセンブリ内のシールの断面透視図を含む。図２に示すように、シール２００は、中心軸３０００に沿ってシールアセンブリ２０００内の第１の部材２０２と第２の部材２０４との間に半径方向に位置し得る。第１の部材２０２は、シャフトであり得る。第２の部材２０４は、ハウジングであり得る。第１の部材２０２又は第２の部材２０４のうちの少なくとも１つは、シール２００又は第１の部材２０２若しくは第２の部材２０４のうちの他方のうちの少なくとも１つに対して作動し得る。作動は、回転、半径方向、又は軸方向移動であり得る。図２のシール２００の構成要素は、図１Ａ～図１Ｂにおいて上述したものと同じであり得る。
【0054】
シール１００は、双方向圧力用途において利用され得るアセンブリを形成し得る。シール１００は、前方軸方向への流体の漏れに対して配向し、かつそれを保護し得、又はシール１００は、中心軸３０００に沿って後方軸方向への流体の漏れに対して配向し、かつそれを保護し得る。シール１００は、内向き半径方向の流体の漏れに対して配向し、かつそれを保護し得、又はシール１００は、中心軸３０００に対して垂直な方向の外向き半径方向の流体の漏れに対して配向し、かつそれを保護し得る。この点に関して、シール１００は、それらの特定の配向において効果的なシーリングを可能にする、特定の特性を有するように選択され得る。特定の適切な用途としては、極低温バルブ、ピストン、及びそれらの間のシーリングを必要とする他の可動構成要素が含まれる。
【0055】
本明細書の実施形態に従って説明されるシールは、アセンブリ内のシール又は他の構成要素の振動又は作動による個々の構成要素の繰り返し圧縮及び応力を低減する適切に配置された力により、ばねの構成要素がより長い寿命を有することを可能にし得る。更に、本明細書の実施形態に従って説明されるシールは、シールアセンブリ内のシールに対する隣接する構成要素のオフセット又は不整合の影響を制限することができる。その結果、構成要素及びシール自体の寿命を改善することができる。
【0056】
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。これらの態様及び実施形態のいくつかを以下に記載する。本明細書を読んだ後、当業者は、それらの態様及び実施形態が例解的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解するであろう。実施形態は、以下に列挙される項目のうちのいずれか１つ以上に沿ったものであってよい。
【0057】
実施形態１：シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向インサートであって、第１のリップ上の半径方向付勢力が、第２のリップ上の半径方向付勢力から分離されている、浮動円周方向インサートと、を備える、シール。
【0058】
実施形態２：シールアセンブリであって、第１の部材と、第２の部材と、第１の部材と第２の部材との間に半径方向に配置されたシールであって、シールが、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向インサートであって、第１のリップ上の半径方向付勢力が、第２のリップ上の半径方向付勢力から分離されている、浮動円周方向インサートと、を備える、シールと、を備える、シールアセンブリ。
【0059】
実施形態３：シールであって、環状凹部を画定する第１のリップ及び第２のリップを備える本体を備える、環状ジャケットと、第１のリップ及び第２のリップのうちの一方に隣接して環状凹部内に配置された円周方向ばねと、浮動円周方向インサートと、第１のリップ及び第２のリップのうちの他方に隣接して環状凹部内に配置された第２の円周方向インサートと、を備える、シール。
【0060】
実施形態４：環状ジャケットが、第１のリップ及び第２のリップのうちの他方に隣接して環状凹部内に配置された第２の円周方向インサートを更に備える、実施形態１又は２に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0061】
実施形態５：円周方向ばねが、第１のリップ又は第２のリップに対して０．１～１０００Ｎ／ｍｍの半径方向付勢力を提供する、実施形態１～４のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0062】
実施形態６：第２の円周方向インサートが、第１のリップ又は第２のリップに対して０．１～１０００Ｎ／ｍｍの半径方向付勢力を提供する、実施形態１～５のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0063】
実施形態７：第１のリップに対する半径方向付勢力が、第２のリップに対する半径方向付勢力と異なる、実施形態１～６のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0064】
実施形態８：第１のリップが、第２のリップの半径方向外側に位置する、実施形態１～７のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0065】
実施形態９：第２の円周方向インサートが、第２のリップに直接隣接して配置されている、実施形態８に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0066】
実施形態１０：第２の円周方向インサートが、第１のリップに直接隣接して配置されている、実施形態８に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0067】
実施形態１１：第２の円周方向インサートが、金属を含む、実施形態１～１０のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0068】
実施形態１２：円周方向ばねが、金属を含む、実施形態１～１１のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0069】
実施形態１３：第２の円周方向インサートが、ポリマーを含む、実施形態１～１２のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0070】
実施形態１４：円周方向ばねが、ポリマーを含む、実施形態１～１３のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0071】
実施形態１５：ジャケットが、金属を含む、実施形態１～１４のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0072】
実施形態１６：ジャケットが、ポリマーを含む、実施形態１～１５のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0073】
実施形態１７：浮動円周方向インサートが、金属を含む、実施形態１～１６のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0074】
実施形態１８：浮動円周方向インサートが、ポリマーを含む、実施形態１～１７のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0075】
実施形態１９：第１のリップ又は第２のリップのうちの少なくとも１つが、半径方向に配向されたフランジを備える、実施形態１～１８のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0076】
実施形態２０：第２の円周方向インサートが、第１のリップ又は第２のリップの半径方向に配向されたフランジの半径方向縁部に接触する、実施形態１９に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0077】
実施形態２１：第２の円周方向インサートが、半径方向に配向されたフランジを備える、実施形態１～２０のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0078】
実施形態２２：環状凹部が、浮動円周方向インサートと第２の円周方向インサートとの間に空隙を含む、実施形態１～２１のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0079】
実施形態２３：ばねが、０．０２５ｍｍ～２５．４ｍｍのピッチで回転する、実施形態１～２２のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0080】
実施形態２４：ばねが、０．０２５ｍｍ～２５．４ｍｍのワイヤ直径を有する、実施形態１～２３のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0081】
実施形態２５：ばねが、０．０５ｍｍ～４０，０００ｍｍのばね直径を有する、実施形態１～２４のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0082】
実施形態２６：ばねが、長方形、正方形、又はキーストーン断面ワイヤを有する、実施形態１～２５のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0083】
実施形態２７：ばねが、円形断面ワイヤを有する、実施形態１～２６のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0084】
実施形態２８：シールが、０．２５４ｍｍ～２５，０００ｍｍの内径を有する、実施形態１～２７のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0085】
実施形態２９：シールが、０．５ｍｍ～４０，０００ｍｍの外径を有する、実施形態１～２８のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0086】
実施形態３０：シールが、０２４ｍｍ～４０，０００ｍｍの高さを有する、実施形態１～２９のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0087】
実施形態３１：第２の円周方向インサートが、第２の円周方向ばねを備える、実施形態１～３０のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0088】
実施形態３２：浮動円周方向インサートが、円周方向ばねに接触する、実施形態１～３１のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0089】
実施形態３３：浮動円周方向インサートが、円周方向ばねに接触する座部を備える、実施形態１～３２のいずれか１つに記載のシール又はシールアセンブリ。
【0090】
実施形態３４：空隙が、環状凹部の体積の５０％以下の体積を有する、実施形態２２に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0091】
実施形態３５：空隙が、環状凹部の体積の５％以上の体積を有する、実施形態２２に記載のシール又はシールアセンブリ。
【0092】
上述の特徴の全てが必要とされるわけではなく、特定の特徴の一部が必要とされなくてもよく、記載した特徴に加えて１つ以上の特徴が提供されてもよいことに留意されたい。なおも更に、特徴が列挙される順序は、必ずしも特徴が導入される順序ではない。
【0093】
ある特定の特徴が、明確にするために、別個の実施形態の文脈において本明細書に記載されており、単一の実施形態において組み合わせて提供され得る。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で記載されている様々な特徴は、別個に又は任意の部分的な組み合わせで提供され得る。
【0094】
利益、他の利点、及び問題の解決策は、特定の実施形態に関して上で説明されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、及び任意の利益、利点、又は解決策をもたらすかより顕著にする可能性がある任意の特徴は、請求項のいずれか又は全ての重要な、必要な、又は本質的な特徴として解釈されるべきではない。
【0095】
本明細書に記載の実施形態の明細書及び例解図は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書及び例解図は、本明細書に記載の構造又は方法を使用する装置及びシステムの全ての要素及び特徴の網羅的かつ包括的な説明として役立つことを意図するものではない。別個の実施形態が単一の実施形態中に組み合わせて提供され得、逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈において説明されている様々な特徴が、別々に又は任意の部分的組み合わせで提供され得る。更に、範囲に記載された値への言及は、その範囲内の各々の値全てを含む。多くの他の実施形態が、本明細書を読んだ後にのみ当業者に明らかとなり得る。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、又は任意の変更を行うことができるように、他の実施形態を使用し、本開示から導出することができる。したがって、本開示は、限定的ではなく、例示的なものとみなされるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【国際調査報告】